qiyekejiyufazhan
【摘要】汽车车内噪声品质是衡量汽车乘坐舒适性的重要指标，而噪声传递函数又是评价
车内噪声的主要指标之一。噪声传递函数的控制是汽车前期开发提升NVH 性能的重要手段。为了提升某SUV 车型的NVH 性能，采用HympreMesh 作为前处理软件建立带内饰的车身有限元模型及声腔模型，用OptiStruct 求解器进行求解，分析噪声传递函数，并诊断出车身结构高风险区域再对其进行优化。【关键词】车内噪声；传递函数；诊断优化【中图分类号】U467.493【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）06-0059-03
0引言
随着汽车工业的快速发展，汽车已成为大众日常代步的重要工具，代表汽车舒适性的NVH 性能已成为汽车消费者重点关注的指标。汽车内的噪声和振动过大，会影响驾驶员和乘员的驾乘舒适性。如今，汽车开发工具不断完善且实用性逐步增强，在进行NVH 性能分析时，噪声传递函数（Noise Trsnsfer Function ，NTF ）是衡量NVH 性能的重要指标之一，其表示施加于汽车车身的输入激励载荷与车内噪声参考点输出噪声之间的对应函数关系[1]。在汽车设计阶段进行NTF 分析，能够快速且有效地到车身上噪声输入的来源，及时发现车身设计存在的问题。
本文以某SUV 车型作为研究对象，建立带内饰车身有限元模型和声腔模型结合的声固耦合模型，分析驾驶员右耳的噪声传
递函数，再采用ODS 变形和节点贡献量分析方法进行诊断优化，降低驾驶员右耳声压级响应，达到提升NVH 性能的目的。
1噪声传递函数分析
1.1有限元模型的建立
以某车企SUV 车型作为本文的分析原型，利用Hyper-Mesh 软件进行有限元网格建模。车身钣金选用Shell 单元建立；网格尺寸为10mm ×10mm ；钣金属性为弹性模量，即2.1×105
MPa ，密度为7.83×103
kg/m 3
，泊松比为0.3；钣
金间的连接采用Acm 、RB2单元模拟刚性连接，CBUSH 单元模拟衬套及胶条连接；RB3和集中质量模拟车身内外饰配重；采用四面流体单元建立声腔模型，属性为1.293kg/m 3
的
密度、340m/s 的声速。
1.2有限元模型构成
该有限元模型分成带内饰车身模型（Trimmed Body ，
TB ）和声腔模型两个部分，结合成声固耦合模型进行NTF 分析。图1和图2分别表示TB 模型和声腔模型的构成。
1.3NTF 分析工况
自由状态下，在车身的关键连接位置分别施加X 、Y 、Z 3个方向的动态单位激励力，以驾驶员右耳附近作为响应位置，关键激励点和响应点位置见表1。运用单位激励频率响应计算法计算NTF ，分析频域为1～200Hz ，得到驾驶员右耳附近的声压级响应。其中，车内噪声参考点根据国标《汽车内噪声测量方法》（GB/T 18697—2002）中的规定选取。由声压级计算公式即可转换为驾驶员耳旁噪声声压级响应SPL ：
SPL =20lg （p /pm ）
上式中：p 为乘客耳旁声压值，pm 为参考声压值2.0×10-5Pa 。
1.4噪声传递函数结果分析
采用后处理软件HyperWorks 导出NTF 曲线进行结果
【作者简介】韦宝侣，男，广西柳州人，硕士，任职于上汽通用五菱汽车股份有限公司，高级工程师，从事设计质量管理、底盘技术、底盘电控开发等工作；覃秋毅（通讯作者），男，广西柳州人，本科，任职于湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司，研究方向：白车身、TB 车身NVH 分析。
针对某SUV 车型内饰车身噪声传递函数的
诊断优化分析
韦宝侣1，覃秋毅2
（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007；2.湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司，湖南长沙410082）
乘员舱声腔
suv车
座椅蒙皮
内饰配置座椅骨架
五门一盖
IP 横梁
白车身
图1TB 模型图2声腔模型
激励点位置（关键安装点）
发动机
左悬置
发动机右悬置
前悬左右减震器
后悬左右减震器
后悬左右螺簧
后悬左右扭梁
响应点位置：
驾驶员右耳表1激励点及响应点位置
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分析，根据该款SUV车型的设计要求，驾驶员右耳声压级响应不应超出65dB，识别出后悬减震器右安装点Y向激励NTF问题较大，如图3所示，横坐标表示重点关注频率1～200Hz，纵坐标表示声压级响应，根据结果曲线可以得出：在1～200Hz激励频率范围内，超出声压级响应的峰值从左到右依次为68dB、67dB、71.5dB，所对应激励频率依次为115Hz、141Hz、159Hz。该声压级响应值已对驾驶员的驾乘舒适性产生了负面影响，所以应对后悬减震器右安装点及与之相关的车身结构进行优化和改进。
2NTF问题区域诊断
2.1ODS工作变形分析诊断
工作变形分析（Operational Deflection Shape，ODS）定义为结构在某特定频率下的工作变形[2]。根据上一章节NTF 分析到的激励频率，即115Hz、141Hz、159Hz，在这3个激励频率下，后悬减震器右安装点Y向对驾驶员右耳存在不达设计目标的声压级响应值，所以在TB模型的NTF工况下加载这3个激励频率计算ODS，模拟得到车身上的工作变形云图。
根据工作变形模拟结果：在频率为115Hz时，顶盖第三、第四根横梁之间存在Z向位移阵型，为噪声的贡献源之一（如图4a所示），在频率为141Hz与159Hz时，右轮罩整体存在X、Y向位移阵型，为噪声的贡献源之一（如图5a所示）。
2.2节点贡献量分析诊断
节点贡献量分析（Grid Participation Analysis，GPA）是把声腔内部的声压级响应分解成为流体和固体耦合界面上的节点贡献量云图[3]，这样就可以通过观察云图，在流固耦合的表面快速出车身对NTF影响较大的区域，提供直观且全面的优化方向。
根据节点贡献量云图结果显示：在频率为115Hz时，顶盖第三、第四根横梁右侧对NTF的贡献较大（如图4b所示）；在频率为141Hz与159Hz时，右轮罩大部分和右后侧车门后半部分对NTF的贡献较大（如图5b所示）。
2.3诊断结果小结
通过采用ODS分析和节点贡献量分析对TB及声腔有限元耦合模型的NTF诊断，到了后悬减震器右安装点Y向激励对驾驶员右耳声压级响应影响较大的区域（见表2），为降低驾驶员右耳声压级响应，应对这部分区域进行结构优化。
3问题区域优化
3.1结构优化
在考虑到优化成本和生产实际的情况下，针对115Hz频率下的问题区域，对顶盖第三、第四根横梁之间进行结构优化：对称增加两根小纵梁搭接第三、第四根横梁，降低顶盖的传函响应贡献（如图6框内所示）。
针对141Hz和159Hz频率下的问题区域，对右轮罩前半部分的筋条进行优化：把筋条顺延下来，增加筋条的长度；延长轮罩加强板至地板撑脚，与地板撑脚形成搭接，降低右轮罩的传函响应贡献（如图7右侧框内所示）。
3.2优化结果
通过对优化后的有限元模型进行NTF分析，提取曲线
（a）ODS（b）GPA
图4115Hz诊断云图
（a）ODS（b）GPA
图5141、159Hz诊断云图
频率115Hz141Hz159Hz
问题区域顶盖后部右轮罩右轮罩
表2需优化区域
图6顶盖结构优
化
图3传递函数曲线图
NTF结果曲线
后悬减震器右安装点Y向到驾驶员右耳激励
71.5dB
67dB
68dB
目标值：65dB
频率（Hz）
020406080100120140160180200 20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
60
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KN95辊刀模四轴联动的开粗程序的编制，对于辊轴类的四轴联动编程有一定的借鉴意义。多轴粗加工程序的优点是编程简单、快速便捷，只需按照选项设置相关的参数和指定加工位置就能生成需要的NC 程序，同时缩短了编程技术人员编程时间，简化NX 旧版本繁琐的开粗方式方法。相较masterCAM 软件四轴联动加工，NX 多轴粗加工程序便捷很多。master-
CAM 软件四轴联动编程必须绘制或展开轮廓曲线缠绕到工件面上，才能生成刀具走刀轨迹。但多轴粗加工程序也有比较明显的缺点，其缺点主要是生成的刀路轨迹空刀移动和跳刀比较多，对计算机的运算能力要求也相对高一些。NX 多轴粗加工实际加工前，利用VERICUT 软件对NC 程式进行优化和校验仿真是非常必要的，它可以缩短调机员的调试时间和提高零件的表面质量和加工精度。
参考文献
［1］易良培．UGNX10.0多轴数控编程与加工案例教程［M ］.
北京：机械工业出版社，2016.
［2］樊智敏，郭辉，许锋国，等．四轴曲面铣削加工［J ］．
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与关键技术研究进展［J ］．制造技术与机床，2008（6）：124-128．
与优化前的NTF 曲线进行对比，后悬减震器右安装点Y 向激励到驾驶员右耳中3个不达设计目标的声压级响应峰值全部降低，达到了较好的优化效果。在115Hz 频率下的响应峰值从68dB 下降至67dB ；在141Hz 频率下的响应峰值从67dB 下降至62dB ；在159Hz 频率下的响应峰值
从71.5dB 下降至67dB 。虽然未完全优化至目标线以下，但平均下降3.5dB ，目前状态可以接受，NTF 曲线如图8所示。
4结论
（1）通过建立某SUV 车型的带内饰车身有限元模型和声腔模型的耦合模型，分析其噪声传递函数，根据结果发现了车
身关键激励点后悬减震器右安装点对驾驶员右耳的声压级响应超出了设计目标要求的问题。
（2）根据问题频率，通过ODS 工作变形分析和节点贡献
量分析，到车身顶盖横梁之间及右轮罩结构对该车NVH 性能和车内乘员的驾驶舒适性存在较大影响，这部分影响已通过优化车身结构予以消除。
（3）在仿真分析应用中，通过优化噪声传递函数有效地提升了汽车的NVH 性能，可以对后续的实际试验和生产提供指导方向。
参考文献
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澳汰尔工程软件（上海）有限公司．2015Altair 技术大会论文集［C ］．2015
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图7右轮罩结构优化
图8优化前后NTF 曲线图
目标值：65dB
68db 降至67dB 67db 降至62dB
71.5db 降至67dB
优化前
优化后
频率（Hz ）
20
40
60
80
100120
140160180200
202530354045505560657075NTF 优化结果对比（上接第58页）
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