聽說你想看“寂靜嶺” 評吉利NVH試驗室

2017-01-06 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

一部家喻戶曉的恐怖電影《寂靜嶺》,想必很多人都有所感受過。正如其名一樣,《寂靜嶺》作為克里斯多夫最為出名的恐怖片,通過渲染四下無人一片寂靜的環(huán)境,帶給了我們一種由于過度安靜而產(chǎn)生的恐懼,也讓這種“靜謐恐懼感”成為了恐怖片不可或缺的要素之一。

那么,這種“安靜的可怕”的電影究竟與NVH試驗有著怎樣的關(guān)系呢?別著急,下文中你將隨我一同感受,這個來自吉利NVH試驗室的“寂靜嶺”。

熟悉我們頻道的朋友應(yīng)該都對NVH這三個字母有所了解,這里不再過多解釋,無非就是噪聲、振動與聲振粗糙度這三個單詞的首字母簡寫。作為車輛開發(fā)的重要環(huán)節(jié),我們常說的“內(nèi)飾異響”、“發(fā)動機(jī)噪音”和“車內(nèi)隔音”等方面都是NVH所要關(guān)注的地方,如何優(yōu)化一臺車的NVH?俗話說是騾子是馬,遛一遛就知道了。車也同理,試驗一下,答案就有了。

吉利位于杭州的這一技術(shù)中心,集成了包括NVH試驗在內(nèi)的基礎(chǔ)試驗研發(fā)項目,這一技術(shù)中心在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上參考了很多沃爾沃的測試標(biāo)準(zhǔn),而在今年年底,還將成立一家新的試驗中心,以完善現(xiàn)有項目。待新試驗中心投入使用,吉利將擁有共計11個NVH試驗室,基本滿足所有工況下的試驗要求。

這就回到了我們一開始的話題:“寂靜嶺”。沒錯,由于做NVH試驗過程中不能有其它聲源的干擾,世界上近乎所有的NVH試驗室都會在室內(nèi)實現(xiàn)消聲處理,身臨該試驗室內(nèi),很多人會因為沒有回音和極度靜謐而產(chǎn)生不適,甚至于有恐懼感。該試驗室采用5平面吸音設(shè)計,與我們之前介紹的泛亞NVH試驗室不同,泛亞采用的是尖劈造型設(shè)計,對于處理低頻噪音的吸收效果要比該試驗室更好一些。但即便如此,該試驗室也可以做到吸收99%內(nèi)部噪音和隔絕99.9%室外噪音的效果。

除了兩驅(qū)轉(zhuǎn)鼓試驗室,在新建成的試驗中心里,還將有四驅(qū)轉(zhuǎn)鼓試驗室,用于進(jìn)行四驅(qū)車型的NVH試驗。當(dāng)然,所有的NVH試驗室不僅僅就這些,還有諸如單一零件振動的測試臺架和激振異響試驗臺架,用于進(jìn)行車輛各部分組件的NVH試驗和車輛懸架跳動工況下的NVH試驗。

編輯總結(jié):

消費(fèi)者對于用車需求的改變,不再僅僅是追求參數(shù)層面上的東西,這方面可以看出我國汽車市場正逐漸走向成熟化的道路。在未來的發(fā)展中,提升品質(zhì)似乎要成為考驗各大車企的一項重要標(biāo)準(zhǔn)。在這個汽車技術(shù)高速發(fā)展的時代,如何才能做到這一點(diǎn),這不僅僅需要在技術(shù)實力上保證不掉隊,更是對各個車企提出了一些在感性層面上的要求:汽車不僅僅要用著便利,還要用著省心,用著舒服。最起碼在NVH方面,已經(jīng)有越來越多的中國車企開始在“寂靜嶺”中造車了。

實現(xiàn)無聲的藝術(shù) NVH真有那么玄?

作者:汽車有文化

VH :噪聲、振動與聲振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文縮寫。這是衡量汽車制造質(zhì)量的一個綜合性問題,它給汽車用戶的感受是最直接和最表面的。

車輛的NVH問題是國際汽車業(yè)各大整車制造企業(yè)和零部件企業(yè)關(guān)注的問題之一。有統(tǒng)計資料顯示,整車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關(guān)系,而各大公司有近20%的研發(fā)費(fèi)用消耗在解決車輛的NVH問題上。

NVH特性研究在改進(jìn)汽車乘坐舒適性中的應(yīng)用

NVH特性的研究不僅僅適用于整個汽車新產(chǎn)品的開發(fā)過程,而且適用于改進(jìn)現(xiàn)有車型乘坐舒適性的研究。這是一項針對汽車的某一個系統(tǒng)或總成進(jìn)行建模分析,找出對乘坐舒適性影響最大的因素,通過改善激勵源振動狀況(降幅或移頻)或控制激勵源振動噪聲向車室內(nèi)的傳遞來提高乘坐舒適性。

汽車動力總成懸置系統(tǒng)的隔振研究以及發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣噪聲的研究是改善整車舒適性的重要內(nèi)容,動力總成液壓懸置系統(tǒng)的發(fā)展與完善使這一問題得到較好的解決。懸架系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對路面不平度激勵的傳遞和響應(yīng)對駕駛員及乘客的乘坐舒適性有很大影響,分析懸架系統(tǒng)的動力學(xué)特性可以改善它的傳遞特性,減少振動和噪聲;通過對轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)和儀表板進(jìn)行有限元分析,可以使轉(zhuǎn)向柱管、方向盤的固有頻率移出激勵頻率范圍并保證儀表板的響應(yīng)振幅最小。汽車制動時產(chǎn)生的噪聲嚴(yán)重影響了車室內(nèi)乘員的舒適性,實驗證明制動噪聲主要是由于制動器摩擦元件磨損不均勻造成的,通過對制動盤等元件進(jìn)行有限元分析以及它的磨損特性對產(chǎn)生噪聲的影響等問題的研究,可以改善制動工況下的整車NVH特性。另外,隨著車速的不斷提高,高速流動的空氣與車身撞擊摩擦產(chǎn)生的振動噪聲已經(jīng)成為車室噪聲的重要來源。

汽車在使用一段時間之后,一些元件(如傳動系的齒輪、聯(lián)軸節(jié)、懸架中的橡膠襯套、制動器中的制動盤等)的磨損將對整車的NVH特性產(chǎn)生重要影響,它們的強(qiáng)度、可靠性和靈敏度分析是研究整車特性的重要工作,這也就是所謂高行駛里程下汽車NVH特性的研究。

對于汽車而言,NVH問題是處處存在的,根據(jù)問題產(chǎn)生的來源又可分為發(fā)動機(jī)NVH、車身NVH和底盤NVH三大部分,進(jìn)一步還可細(xì)分為空氣動力NVH、空調(diào)系統(tǒng)NVH、道路行駛NVH、制動系統(tǒng)NVH等等。聲振粗糙度又可稱為不平順性或沖擊特性,與振動和噪聲的瞬態(tài)性質(zhì)有關(guān),描述了人體對振動和噪聲的主觀感受,不能直接用客觀測量方法來度量。乘員在汽車中的舒適性感受以及由于振動引起的汽車零部件強(qiáng)度和壽命問題都屬于NVH的研究范疇。從NVH的觀點(diǎn)來看,汽車是一個由激勵源( 發(fā)動機(jī)、變速器等)、振動傳遞器(由懸架系統(tǒng)和連接件組成)和噪聲發(fā)射器(車身)組成的系統(tǒng)。汽車NVH特性的研究應(yīng)該以整車作為研究對象, 但由于汽車系統(tǒng)極為復(fù)雜,因此,經(jīng)常將它分解成多個子系統(tǒng)進(jìn)行研究,如發(fā)動機(jī)子系統(tǒng)(包括動力傳動系統(tǒng))、底盤子系統(tǒng)(主要包括懸架系統(tǒng))、車身子系統(tǒng)等。

NVH問題是系統(tǒng)性的。例如有些轎車行駛時車廂噪聲大,查源頭在發(fā)動機(jī),那么這一個噪聲問題可能就涉及到三個部分,一個是發(fā)動本身的噪聲大,一個是發(fā)動機(jī)懸置部件減振效果差,一個是車廂前圍和地板隔音技術(shù)不好,是一個互相關(guān)連的系統(tǒng)問題。

聽說你想看“寂靜嶺” 評吉利NVH試驗室ansys結(jié)構(gòu)分析圖片3

當(dāng)遇到車廂噪聲大時,人們一般考慮加強(qiáng)車廂隔音技術(shù)和材料,而對真正的噪聲發(fā)生源-發(fā)動機(jī)則是無能為力,這只能是“亡羊補(bǔ)牢”,無法從根本上解決問題。但如果運(yùn)用NVH解決方案,就會涉及發(fā)動機(jī)、懸置及車架等,從根本上減少噪聲產(chǎn)生的來源。因此,NVH問題實質(zhì)是汽車設(shè)計中要解決的問題,而不是汽車進(jìn)入市場后要解決的問題。

汽車的發(fā)動機(jī)和車身都通過彈性元件支承在車橋和輪胎上,構(gòu)成一個彈性振動系統(tǒng),整個系統(tǒng)按照各總成部件又分成多個“彈性振動子系統(tǒng)”。當(dāng)汽車因路面凸凹不平、發(fā)動機(jī)及傳動系抖動或車輪不平衡而受激振動時,各“彈性振動子系統(tǒng)”發(fā)生振動且互相關(guān)聯(lián)。

振動是噪聲產(chǎn)生的根源之一,行駛時振動大的車輛往往噪聲也大。因此,從汽車NVH問題的角度看,解決噪聲不能頭痛治頭,腳痛治腳,而應(yīng)該考慮到整車其他方面的問題,例如要考慮到車身、發(fā)動機(jī)、輪胎、彈性支承等諸方面。

NVH零部件生產(chǎn)

隨著專業(yè)化分工,整車制造企業(yè)已經(jīng)逐漸將大部分零部件交給零部件生產(chǎn)企業(yè)來做。盛行的“模塊化”生產(chǎn)方式把汽車裝配生產(chǎn)線上的部分裝配勞動轉(zhuǎn)移到裝配生產(chǎn)線以外的地方去進(jìn)行。這樣,零部件生產(chǎn)企業(yè)必然遇到NVH問題。設(shè)計者考慮的問題也不單純是零部件的本身,而是零部件與零部件之間,零部件與整車之間的關(guān)系。

例如在解決車身NVH問題上,長春某公司產(chǎn)品具有國內(nèi)較先進(jìn)的產(chǎn)品研發(fā)及其生產(chǎn)技術(shù),同時可以協(xié)同各汽車廠商開展同步開發(fā)工作。

例如在解決發(fā)動機(jī)NVH問題時,CooperStandard發(fā)動機(jī)公司為了獲得更好的降噪效果,對發(fā)動機(jī)做降噪處理外,還對車輛的發(fā)動艙、車廂內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了聲學(xué)研究,以求最好的解決方案。輪胎也是噪聲的主要來源之一,一些廠商除選用低噪聲輪胎外,對車輪罩襯墊進(jìn)行聲學(xué)特性設(shè)計,使其起阻隔噪聲的作用。

研究和評價

研究汽車的NVH特性首先必須利用CAE技術(shù)建立汽車動力學(xué)模型,已經(jīng)有幾種比較成熟的理論和方法。

多體系統(tǒng)動力學(xué)方法

將系統(tǒng)內(nèi)各部件抽象為剛體或彈性體,研究它們在大范圍空間運(yùn)動時的動力學(xué)特性。在汽車NVH特性的研究中,多體系統(tǒng)動力學(xué)方法主要應(yīng)用于底盤懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向傳動系統(tǒng)低頻范圍的建模與分析。

有限元方法(FEM)

是把連續(xù)的彈性體劃分成有限個單元,通過在計算機(jī)上劃分網(wǎng)格建立有限元模型,計算系統(tǒng)的變形和應(yīng)力以及動力學(xué)特性。由于有限元方法的日益完善以及相應(yīng)分析軟件的成熟,使它成為研究汽車NVH特性的重要方法。一方面,它適用于車身結(jié)構(gòu)振動、車室內(nèi)部空腔噪聲的建模分析;另一方面,與多體系統(tǒng)動力學(xué)方法相結(jié)合來分析汽車底盤系統(tǒng)的動力學(xué)特性,其準(zhǔn)確度也大大提高。

邊界元方法(BEM)

與有限元方法相比,邊界元方法(BEM)降低了求解問題的維數(shù),能方便地處理無界區(qū)域問題,并且在計算機(jī)上也可以輕松地生成高效率的網(wǎng)格,但計算速度較慢。對于汽車車身結(jié)構(gòu)和車室內(nèi)部空腔的聲固耦合系統(tǒng)也可以采用邊界元法進(jìn)行分析,由于邊界元法在處理車室內(nèi)吸聲材料建模方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),因此正在得到廣泛的應(yīng)用。

統(tǒng)計能量分析(SEA)方法

以空間聲學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)為基礎(chǔ)的統(tǒng)計能量分析(SEA)方法是將系統(tǒng)分解為多個子系統(tǒng),研究它們之間能量流動和模態(tài)響應(yīng)的統(tǒng)計特性。它適用于結(jié)構(gòu)、聲學(xué)等系統(tǒng)的動力學(xué)分析。對于中高頻(300HZ)的汽車NVH特性預(yù)測,如果采用FEM或BEM建立模型,將大大增加工作量而且其結(jié)果準(zhǔn)確度并不高,因此這時采用統(tǒng)計能量分析方法是合理的。有人利用SEAM軟件對某皮卡車建立了SEA模型,分析了它在250Hz以上的NVH特性并研究了模型參數(shù)對它的影響,得到令人滿意的結(jié)果。

控制措施

汽車振動和噪聲的產(chǎn)生并不是相互獨(dú)立,而是緊密聯(lián)系的。可以說,噪聲源于振動,振動、噪聲和舒適性這三者是密切相關(guān)的。既要減小振動、降低噪聲,又要提高乘坐舒適性、保證產(chǎn)品的安全性、環(huán)保性以及使用性能。

聽說你想看“寂靜嶺” 評吉利NVH試驗室ansys結(jié)構(gòu)分析圖片4

要改善汽車的NVH特性,首先是對其振動源和噪聲源的控制。這就需要改善產(chǎn)生振動和噪聲的零部件的結(jié)構(gòu),改善其振動特性,避免產(chǎn)生共振;改進(jìn)旋轉(zhuǎn)元件的平衡;提高零部件的加工精度和裝配質(zhì)量,減小相對運(yùn)動元件之問的沖擊與摩擦;改善氣體或液體流動狀況,避免形成渦流;改善車身結(jié)構(gòu),提高剛度;施加與噪聲源振幅相當(dāng)而相位相反的聲音等。其次要控制振動和噪聲傳遞的途徑。

這就需要對結(jié)構(gòu)的振動和噪聲傳遞特性進(jìn)行分析并改進(jìn),使之對振動和噪聲具有明顯的衰減作用而不是放大;優(yōu)化對發(fā)動機(jī)懸置的設(shè)計,降低發(fā)動機(jī)向車身傳遞的振動;對懸架系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),阻斷振動的傳遞;采用適合于平面振動的阻尼材料、適合于旋轉(zhuǎn)軸類的扭振減振器以及針對其它線振動的質(zhì)量減振器;分析和改進(jìn)結(jié)構(gòu),特別是車身的密封狀況,提高密封性能;各種吸音材料、隔音材料和隔音結(jié)構(gòu)的研究及應(yīng)用,提高汽車內(nèi)部的吸音和隔音性能等。

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