走進聲學系列課堂,帶您探索汽車NVH

據2019年中國汽車行業用戶滿意度指數(CACSI)測評結果顯示,除了產品質量方面的故障問題外,內飾異味、噪音、異響等問題嚴重困擾中國用戶。用戶提及較多的問題主要有:內飾異味重、行駛中

輪胎噪音大風噪聲大、發動機噪音大/有雜音、燃油消耗過高、擋位不準/入擋困難(手動擋)、加速反應遲緩/無力、剎車有異響、空調噪音大。從提及的幾項問題中,不難發現,其中一半都與噪聲相關。隨著生活品質的提高,人們對噪聲這種主觀的感覺越來越重視,這也就促使汽車生產商更加關注NVH性能的提升。


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車輛上的噪聲問題主要有動力總成噪聲問題、聲學包設計、空調噪聲問題、整車風噪聲問題、儀表盤異響問題、通過噪聲問題等。隨著一些高科技的使用,電動車還涉及行人警報聲設計問題、超聲雷達設計以及主動降噪模塊設計。無論這些噪聲問題出現在車上的哪個部位,關鍵技術都是如何能夠正確理解聲音的產生、傳播、反射以及吸收。只有做到這一點才能針對噪聲問題分析出相關的機理,並做出改善計劃。NVH工程師通常需要藉助試驗以及計算機仿真技術手段。試驗能夠在一定程度上進行路徑分析、輻射功率分析以及貢獻量分析,並能客觀的比較各種方案的實際效果。但是試驗的前提必須要有試驗樣機,而且試驗可以得到的分析內容也受到試驗條件的限制,比如有的位置不方便布放測試傳感器,因此無法測得相關物理量。試驗無法像仿真計算一樣,可以靈活的進行振動以及聲學指標的拆解和組合,快速驗證不同方案。計算機仿真技術這種CAE手段越來越成為車輛開發環節中必不可少的工具。

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海克斯康集團智能製造旗下的Actran產品是一款專注振動聲學和氣動聲學的聲學仿真計算軟件。隨著近二十年來汽車行業對聲學問題的重視程度越來越高,Actran產品在汽車行業也積累了大量的案例及解決方案。今年策劃了多場Actran在汽車NVH方面的課程,敬請關注和參加:


在線課程一:車輛通過噪聲的模擬仿真技術

國際上通過噪聲標準越來越嚴格,我們國家的通過噪聲標準在2002年之後開始了修訂工作,將於2020年7月1日期實行新的標準。相比之前,有更嚴的噪聲限值,測量方法也更接近與道路正常行駛工況。車輛通過噪聲的測試費用昂貴而且只能在產品設計末期才能實施,這給企業帶來很大的風險。


汽車通過噪聲通常是由車外噪聲源產生,包括動力總成噪聲、胎噪、進排氣噪聲,如果是電動車,電機噪聲則是動力設備的最主要噪聲源。在進行通過噪聲仿真預測的問題上,聲源的定義非常關鍵,這決定了是否能夠正確的預測出與實測相一致的噪聲指標以及分析聲源的貢獻量。Actran在仿真通過噪聲問題上積累了多年經驗,不僅能夠精準的預測通過噪聲問題的關鍵因素——聲學傳遞函數,還可以通過靈活的後處理功能,將各種聲源加入到傳遞函數中,獲得與試驗相匹配的對比結果。不僅能夠對聲學包裝材料帶來的降噪量進行定量預測,還能通過聲學超單元法進一步提高整車通過噪聲優化的計算效率。對於通過噪聲的主要聲源——輪胎噪聲,也可以通過多種手段進行分析和改進。比如研究不同載重的輪胎壓縮狀態對噪聲的影響;不同花紋設計對噪聲的影響。這兩方面都可以不用藉助外部非線性求解軟件,只用Actran就可以進行對比預測分析。如果要預測實際輪胎轉起來胎噪的大小,Actran當前版本已經專門開發了工具,可以讀取輪胎研究的主流軟件abaqus輸出的轉動輪胎的振動數據進行聲音分析。這不僅可以考慮輪胎接觸地面的不平順性以及考慮胎面和地面的接觸,還可以將實際輪胎的壓縮變形狀態考慮到聲學計算中,準確預測噪聲響應。通過噪聲這個話題也許會成為繼風噪、聲學包內飾這種整車聲學問題之後的又一大熱點。


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在線課程二 汽車內飾車身車內噪聲的模擬技術

汽車聲學包設計是NVH設計的重點工作之一。對工程師來講,如何選擇合理的聲學包材料方案和鋪設方案與控制車內噪聲水平、降低車身重量以及成本直接關聯。Actran中聲學材料的模擬功能可以精準的對聲學包材料鋪層方案和位置進行數值建模分析,預測其對車內聲腔的吸聲、隔聲作用以及對結構的附加質量和阻尼效果。通過數值分析,讓聲學包方案用的明白,用的有效。而且主機廠作為成品車輛的最終供應商,對聲學包性能指標的分析能力更是為消費者提供優質聲學駕駛環境的保障。

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在線課程三 變速箱聲學分析

動力總成不僅是外界環境噪聲的一大汙染源,同時也是車內乘客遭受噪聲干擾的主要原因之一。Actran在這方面已經有很多應用,不僅成功預測噪聲大小,並且可以通過噪聲分析的手段,進行降噪方案的設計及預測。多體動力學分析手段已經被廣泛應用於動力總成的模擬中。聲學軟件Actran聯合多體動力學軟件可以進行變速箱的噪聲預測。不僅可以獲得階次噪聲,還可以通過聲學分析的手段,進行輻射貢獻的分析以及生成可聽文件,進行主觀評價。

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在線課程四 進排氣系統噪聲的仿真分析

進排氣噪聲問題涉及的學科比較多,不僅包含排氣管道中的二次氣動噪聲問題,還包括管道殼體的振動輻射噪聲以及管道中的一些特殊部件,如顆粒回收器、消聲器、空濾器等特殊功能腔體的聲學傳遞損失設計。

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在線課程五 汽車風噪聲仿真及優化

風噪聲在汽車行駛速度越快越明顯,對舒適性造成很大影響。風噪的準確預測需要流體動力學和聲學的工程師共同努力。傳統的非穩態流場結果與聲類比方法相結合,已經可以比較準確的仿真這種空氣動力學問題。通過結合整車內聲場分析功能,可進一步預測駕駛室中的噪聲水平。但是求解時間長、數據量大,成為車輛工程設計中的一個阻礙點。Actran中SNGR的半經驗方法基於穩態流場結果,重構隨時間變化的流場數據進行聲場分析,將氣動噪聲問題的求解時間縮短4-6倍,可以滿足工程優化設計的時間要求。

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在線課程六 高頻虛擬統計能量法介紹及案例學習

人耳對聲音的可聽閾一般是20Hz到20000Hz,低頻和高頻可聽範圍因人而異。所以當我們關注到車輛聲學舒適性的時候,不僅是一個結構聲的中低頻聲振耦合問題。統計能量法作為高頻聲振耦合系統響應的經典求解方法,一直被汽車行業廣泛應用。Actran自從推出統計能量方法以來,已經在眾多國際車企、航天企業中得到應用,其基於有限元模型的自動統計能量模型生成功能被廣大用戶認可。Actran的虛擬統計能量法可以降低對實驗數據的依賴,而從有限元模型中獲得結構和聲腔的準確表達參數和耦合參數。

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在線課程七 車輛NVH開發新方法(通過噪聲、統計能量法)

整車的通過噪聲外聲場預測和聲學包車內聲場分析是汽車行業NVH分析的一個難點也是重點,我們將就此為您做詳細分析和案例講解。


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