基于VA ONE某車型地板阻尼材料的優(yōu)化設計

江波，歐陽俊珩，劉莉

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于VA ONE某車型地板阻尼材料的優(yōu)化設計

江波，歐陽俊珩，劉莉

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著汽車的不斷普及，人們對于汽車性能的要求越加的精細化。汽車NVH性能已逐漸成為衡量一輛汽車品質好壞的硬性指標，也越發(fā)的被各大主機廠重視。文章通過利用VA ONE軟件，對某車型地板數(shù)據(jù)進行仿真分析，確定地板振動的速度和前后排乘客右耳噪聲的大小。根據(jù)分析結果提出優(yōu)化方案，合理布置車身地板阻尼材料。并對優(yōu)化方案進行仿真驗證分析，對比振動和噪聲的性能變化，確定了優(yōu)化方案的有效性。

振動；噪聲；阻尼；仿真分析；NVH；VA ONE

CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-80-03

前言

隨著現(xiàn)代社會的不斷進步以及汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對于汽車性能的要求變得越來越精細化，已不僅僅局限于其動力、外觀和安全性能等基礎性能，汽車在使用過程中的舒適性能也越來越多的被車主們所考慮。乘車的舒適性，從另一個層面上來講就是汽車的NVH（Noise、Vibration、 Harshness）性能。振動、噪聲作為汽車NVH性能的重要組成部分，在汽車開發(fā)設計的過程中，也越來越被關注。

車身減振降噪的技術一般可通過以下幾個方面來實現(xiàn)。第一，改善車身密封性能，避免外界噪聲直接傳遞到乘員艙內；第二，設計合理的車身結構，使整個白車身的結構模態(tài)的固有頻率避開外界產(chǎn)生的激勵頻率，削弱車身共振；第三，合理布置隔音、吸音、阻尼材料。而如何合理的布置隔音、吸音和阻尼材料對國內各大主機廠來說經(jīng)驗論往往占據(jù)了主流，仿真分析的過程依然十分欠缺。為此，本文通過利用VA ONE軟件，對某車型地板阻尼材料的布置進行優(yōu)化設計，降低車身地板振動和噪聲，確定驗證設計方案的有效性。

1、VA ONE分析流程

VA ONE軟件是于2005年，法國ESI公司推出的全頻段振動噪聲分析軟件，其利用有限元分析（FEM），邊界分析（BEM），統(tǒng)計能量分析（SEA)和混合分析（hybrid）并結合于統(tǒng)一的模擬環(huán)境。VA ONE分析軟件應用過程一般分為以下幾個步驟：

（1）通過輸入CAD或者是有限元軟件中已經(jīng)建好的模型文件信息來建立FE或SEA子系統(tǒng)模型。在VA One中直接選取若干點來定義系統(tǒng)級結構子系統(tǒng)，創(chuàng)建和連接噪聲振動模型。

（2）創(chuàng)建和應用材料屬性及參數(shù)。首先創(chuàng)建各種材料及各材料的物理屬性，再將其應用于相應的子系統(tǒng)中。除此之外，還需確定其他的一些重要參數(shù)，如內損耗因子，耦合損耗因子等，這些參數(shù)的值允許手動設置，也可以直接通過外部數(shù)據(jù)導入。

（3）創(chuàng)建各子系統(tǒng)后，需要將聲學子系統(tǒng)和結構子系統(tǒng)連接起來，使之成為耦合的完整的結構聲振系統(tǒng)。

（4）定義聲振激勵，并將其加載到系統(tǒng)中指定部位，到此系統(tǒng)級聲振仿真模型將完整建立起來。

（5）計算模型后，可以根據(jù)需要求解得到各種結果，這些結果都是通過頻率函數(shù)或以圖表形式顯示，結果包括聲壓級、振速、吸聲系數(shù)、模態(tài)密度、能量密度輸入等。

2、仿真分析

2.1 模型設定

圖1 模型建立約束

圖2 懸置點施加單位激勵

利用VA ONE軟件建立地板模型圖，并輸入車身地板各個鈑金件的材料和厚度信息，同時設定各個鈑金件之間的焊接方式。在模型四周進行約束，模擬地板固定在車身上的狀態(tài)。對地板施加單位激勵，模擬發(fā)動機及輪胎產(chǎn)生的激勵。模型設定方法如圖1和圖2所示。

2.2 分析結果

2.2.1 振動分析結果

振動分析的結果如圖3所示，紅色區(qū)域代表鈑金振動速度較高的區(qū)域，藍色區(qū)域代表振動較低區(qū)域。根據(jù)仿真分析的結果可以看出，該車型地板總成中前圍板、前地板、備胎槽以及輪包處的紅色區(qū)域較少，表示振動速度較高區(qū)域較少。而中地板和后地板處的紅色區(qū)域較多，表示振動速度較高區(qū)域較多。因此，在方案優(yōu)化時，應重點考慮變紅區(qū)域，即振動速度較高區(qū)域。

圖3 地板振動速度分析圖

2.2.2 噪聲分析結果

噪聲分析的結果如圖4所示，在無阻尼狀態(tài)下，頻率范圍在30~250Hz的區(qū)域內，前排駕駛員右耳位置的聲壓值最大值為58.6dBA，后排乘客右耳位置的聲壓值最大值為58.2dBA。

圖4 噪聲分析結果

3、優(yōu)化設計

3.1 優(yōu)化設計方案

從以上分析結果可以看出，該車型車身地板無阻尼材料布置時，振動較為明顯。優(yōu)化方案可根據(jù)鈑金振動的具體位置，合理布置阻尼材料，減小車身地板振動速度，降低噪聲的傳遞。布置方式如圖5所示，紅色區(qū)域振動速度較高，需布置阻尼材料，藍色區(qū)域振動速度較低，不需布置阻尼材料。

圖5 阻尼材料布置位置

3.2 方案對比

通過VA ONE軟件再次分析車身地板增加阻尼材料的優(yōu)化設計方案，步驟與第一次分析相同。同時根據(jù)現(xiàn)有阻尼產(chǎn)品信息，設定該阻尼材料的阻尼因子、彈性模量、泊松比等因素。通過分析，得出地板振動速度分布以及噪聲情況，并與原始狀態(tài)進行對比。

3.2.1 振動對比

地板增加阻尼材料的優(yōu)化方案分析結果如圖6所示。與原始狀態(tài)對比可以發(fā)現(xiàn)，地板紅色區(qū)域顯著減少，基本已經(jīng)全部變?yōu)樗{色。這表明，地板通過增加阻尼材料后，其鈑金件的振動速度明顯降低，已達到減振的目標。

圖6 地板振動速度對比分析圖

3.2.2 噪聲對比

增加優(yōu)化方案的噪聲情況如圖7所示。在頻率范圍在30-250Hz的分析范圍內，前排駕駛員右耳位置的聲壓值最大值為48.5dBA，后排乘客右耳位置的聲壓值最大值為49.8dBA。與原狀態(tài)進行對比分析，布置阻尼材料后，前后排乘客右耳位置的聲壓值降低了10dBA左右?？梢?，優(yōu)化方案對于降噪也起到了顯著地成效。

圖7 噪聲分析結果對比

4、結語

通過以上分析過程可以看出，在車身地板布置阻尼材料可以有效的減少車身鈑金振動，降低車內噪聲。同時對整車NVH性能的提升有著十分積極的作用。

在汽車設計之初，利用VA ONE軟件進行車身仿真分析，能快速的找出車身結構設計中的薄弱環(huán)節(jié)，并相對應的采取合適的優(yōu)化方案。這樣的正向設計開發(fā)理念，對車輛性能的提升，整車開發(fā)周期的縮短以及設計成本的節(jié)約都有著重要的意義。隨著中國汽車行業(yè)的不斷發(fā)展與成熟，仿真分析的過程將會在今后汽車設計的扮演著越來越重要的角色。

[1] 邢世凱,等. 轎車車內減振降噪控制方法的研究[J].噪聲與振動控制,2003(4):26.

[2] 李素華. 減振降噪阻尼材料在汽車上的應用[J].汽車工藝與材料,2005(7):30-32.

[3] 王震坡,何洪文.統(tǒng)計能量方法用于汽車振動噪聲的分析研究[J].汽車科技,2001(6).

Optimization Design of Floor Damping Material for a Certain Type of Vehicle Based on VA ONE

Jiang Bo, Ouyang Junheng, Liu Li
（Anhui Jianghuai Automotive Co. Ltd., Anhui Hefei 230601）

With the popularity of the car,The fine performance for automotive are required by people. Automotive NVH performance has gradually becoming a measure of the quality of a car,which is a rigid indicator of good or bad,it also takes more and more attention by the major auto plants.In this paper,by using VA ONE software to simulate the floor data of a certain type of vehicle, Through this method, the floor vibration speed and the size of the front and rear passengers eat noise are confirmed.According to the analysis results,the optimization scheme of the damping material of the vehicle body floor is presented.Also,the optimization scheme is simulated and verified.Comparative vibration and noise performance changes to determine the effectiveness of the optimization scheme.

Vibration; Noise; Damp; Simulation Analysis; NVH; VA ONE

U467.3

A

1671-7988(2016)07-80-03

江波，車體設計工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術中心車身設計研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.025