1、基于PEM的整備車身（Trimmed Body）振動噪聲精確預測- 來源于聲學模擬專家Actran當前的整車級NVH優化Trim建模PEM與TB NVH多孔介質仿真在車輛NVH中成功應用結論2 7/21/2022目錄全耦合流固耦合分析 結構振動產生的聲壓聲源產生的振動結構振動和聲壓相互作用壓力法對流動量可以忽略 壓力和密度為線性不進行流體分析 流體域 3D 體單元, CHEXA, CPENTA, CTETRA材料屬性: MAT10聲吸收器: CHACAB/PACABS, CHACBR/PACBAR 殼聲吸收器: CAABSF剛度和質量的耦合，自動計算剛性多孔吸收器 (MAT10). 支持頻變3

2、當前的整車級NVH優化 內噪聲 7/21/2022有限元：結構有限元：流體聲學特征值分析 （非耦合）MODES流體域的邊界缺省是剛性的 聲學/結構特征值分析 （耦合）DCEIG / MCEIG耦合的結構和流體模態頻率響應分析DFREQ / MFREQ力或強迫運動，作為激勵，施加于結構聲激勵，施加于流體聲壓和結構振動的頻率響應模態參與因子 瞬態分析DTRAN / MTRAN力或強迫運動，作為激勵，施加于結構聲激勵，施加于流體聲壓和結構振動的瞬態響應4 7/21/2022當前的整車級NVH優化 內噪聲（續）降低駕駛員耳部聲壓5 7/21/2022案例：日產汽車駕駛員耳畔聲壓整車模型：來源于日產汽車

3、MSC VPD大會地貌優化自MSC Nastran 2008被引入使用TOMVAR控制參數，能夠在單元級進行整車優化設計變量支持單元厚度、楊氏模量等因為逐個單元優化并不是基于單個PID屬性，因為這種方法是優于傳統的尺寸優化對比拓撲優化中單元尺寸在（0或1）之間變化，地貌優化可以允許每個單元厚度連續變化同時，地貌優化可以和拓撲優化在同一個設計工作中。MSC Nastran 2010引入新的優化算法IPOPT，可以設計變量數目可達幾萬個。67/21/2022案例：地貌優化用于優化的優化模型是 Volvo 帶內飾乘用車模型整個模型有12M結構自由度乘員空間使用實體單元模型，空腔和結構之間采用ACMO

4、DL定義二者之間的耦合關系除了BIW的頂棚和車身外覆蓋件之外，其余單元都被定義為設計變量總設計變量數目為：418148通過ACMS方法，結構與流體求解模態頻率上限為750Hz77/21/2022優化有限元模型Example trimmed body (TB) model windows removed for interior visibilityExample part of a BIW constituting optimisation set of 418148 shell elements優化問題定義:優化目標前排乘客和駕駛員耳畔噪聲最小激勵施加在后副車架與車身相連的前懸置點的垂直方向

5、，因為這是已知的最主要的路面噪聲的傳遞路徑頻率范圍為20250Hz約束為整車質量小于或等于當前值設計變量變化范圍為，可最大增加為初始值的2倍或減小為初始值的0.5倍最小允許厚度為0.6mm分析分別使用MSC Nastran2008 BIGOT和2011 IPOPT優化算法進行優化優化問題在6次迭代后收斂87/21/2022工況1：優化噪聲傳遞函數 (NTF)97/21/2022工況1：優化噪聲傳遞函數 (NTF)NTF傳遞函數結果顯示，優化后噪聲聲壓級有顯著降低在共振峰處，最大有10dB的減小，這是非常顯著的盡管NTF曲線有一些不同，但是BIGDOT 和 IPOPT 顯示相似的降低LHS Rr

6、 SubF Fr mnt Z to Drivers EarRHS Rr SubF Fr mnt Z to Front Pass Ear5 dB使用后處理軟件顯示6次迭代分析后的厚度結果相對于初始板厚，紅色意味著更厚，藍色意味著更薄107/21/2022工況1：優化噪聲傳遞函數 (NTF)厚度分布 （MSC Nastran 2008 BIGDOT）厚度分布 （MSC Nastran 2011 IPOPT）當前的整車級NVH優化Trim建模PEM技術與TB NVH多孔介質仿真在車輛NVH中成功應用結論11 7/21/2022目錄Trim 部件，對汽車的振動噪聲，發揮重要作用當前，越來越多的整車和零

7、部件廠，日益關注Trim的優化設計.日益嚴格的政府法規：汽車噪聲污染客戶體驗提高：聲學的舒適性基于Actran技術，MSC Nastran 2013 引入完整的解決方案，考慮Trim對于車身的影響12 7/21/2022Trim建模Trim 部件一般是指車輛中的阻尼器，絕緣子和減震器。包括：地板車廂頂篷內襯車門Trim儀表板座椅行李箱地板Trim部件一般為多層，而且全部（或部分）為多孔材料13 7/21/2022Trim部件集中質量質量定義： CONM2剛性連接：RBAR, RBAR1, RBE1或RBE2非剛性連接：RBE3分布質量非結構質量PSHELL, PBAR, PBEAM中的NSM，

8、NSM1，NSML和NSML質量合并：NSMADD NSMx的激活：工況控制命令NSM質量檢查工況控制：ELSUM，WEIGHTCHECK14 7/21/2022Trim質量的建模空調質量的考慮 質量檢查當前的整車級NVH優化Trim建模PEM技術與TB NVH多孔介質仿真在車輛NVH中成功應用結論15 7/21/2022目錄采用多孔介質材料，對 Trim 部件進行建模，可以更精確地模擬頻變的阻尼/吸聲特性Trim部件最為一個有限元模型的子模型Trim部件包括體單元基于畢奧（BIOT）理論16 7/21/2022多孔介質材料振動骨架被流體材料包圍材料屬性（頻變）骨架屬性：楊氏模量，密度，泊松比

9、流體屬性：流體密度，體積模量等泡沫屬性：孔隙率，特征粘性長度，特征熱效長度等17 7/21/2022多孔介質材料的定義來源于Rieter汽車Trim 部件單獨劃分網格結構/Trim/聲腔之間和內部的網格，可以不協調不同的網格規范支持3D單元HEXA, PENTA, TET線性和二次插值每個節點支持 4 個自由度（3 個平動 + 1個 壓力）每層1個單元是不夠的（厚度）厚度可以空間分布Trim層之間的網格，需要協調18 7/21/2022Trim網格和結構/聲腔的耦合支持的單元針對Trim-聲腔和Trim-結構的耦合，增加了新的耦合算法，可以合并使用支持耦合自由度的縮減（滑動），拓展了耦合的物理

10、條件19 7/21/2022Trim部件和車身的連接Trim-結構GLUEDTrim單元組，全部和結構粘接在一起 沿3個主軸X，Y和Z，完全與結構耦合SLIDING剩余的Trim部件面積，考慮為被結構簡支 支持面內位移Trim-聲腔OPEN聲腔接觸的Trim層，考慮為開放的孔隙 聲能傳遞IMPERVIOUST聲腔接觸的Trim層，考慮為封閉的孔隙 無聲能傳遞20 7/21/2022TB（Trimmed Body） NVH包括：聲腔和Trim應用：振動V和噪聲N分析更真實的模型整備車身 (TB)MSC Nastran PEM+風擋，門，窗包括：封閉聲腔結構應用： 振動V和噪聲N分析簡化模型藍車身

11、 (BIB)MSC Nastran不包括聲腔的車身應用：振動V分析白車身 (BIW)MSC Nastran當前， Trim部件處理為：不建模， 忽略或考慮為質量和阻尼， 不夠精確 21 7/21/2022當前TB NVH計算流程采用 MSC Nastran PEM ( PEM 用于多孔材料），計算流程基本相同，但是Trim部件建模更加精確考慮質量，力學和聲阻工程師已有工作環境不變22 7/21/2022采用PEM的TB NVH計算流程結構, 聲腔和Trim部件可以分別建模 采用不協調網格23 7/21/2022采用PEM的TB NVH計算流程（續）結構聲腔Trim聲腔濕節點結構濕節點結構聲腔T

12、rim縮減Trim部件的阻抗矩陣，和結構/聲腔的自由度耦合求解結構/Trim/聲腔耦合系統Trim 模型聲腔模型結構模型當前的整車級NVH優化Trim建模PEM與TB NVH多孔介質仿真在車輛NVH中成功應用結論24 7/21/2022目錄Rieter 汽車： SAE論文戴姆勒克萊斯勒和三菱汽車：SAE論文25 7/21/2022多孔介質仿真在車輛NVH中成功應用兩層Trim系統的振動噪聲建模Christian Y. Glandier, Ralf Lehmann, 戴姆勒克萊斯勒 AGTakashi Yamamoto，Yoshinobu Kamada,三菱汽車2005 SAE 論文汽車的研發，

13、為了節約時間和成本，對仿真日益依賴本文驗證了地毯Trim系統的建模，采用畢奧理論多層部件，包括一個厚層和泡沫/纖維層仿真和測量結果比較：都考慮了結構和聲學的結果包括艙體和自由聲場的兩種結果簡介振動臺激勵框架，框架和Trim部件相連 兩種輻射條件自由聲場密閉的盒子測試設備Excitation systemFree field radiation / closed box radiation每層，包括框架和空氣，都采用有限單元使用如下參數： 模型描述結構結果結果Acceleration at the center of the panel (fibrous trim)Mean Velocity o

14、f the Heavy Layer (fibrous trim)聲學結果仿真結果和實驗結果，吻合相當好結果（續）SPL at 1m (foam trim)SPL at 1m (fibrous trim)Dodge Neon 模型考慮兩個Trim部件：儀表板地板32 7/21/2022案例：Trim的影響測試藍色曲線：不考慮Trim (Nastran w/o PEM)紅色曲線： 考慮Trim (Nastran PEM)10dB當前的整車級NVH優化Trim建模PEM與TB NVH多孔介質仿真在車輛NVH中成功應用結論33 7/21/2022目錄MSC Nastran PEM技術，在系統級的整備車身NVH計算中，可以精確對多孔材料進行建