基于模态应变能及灵敏度分析白车身模态优化

白车身优化过程中,由于板件较多,直接使用模态灵敏度分析的分析对象多且计算量大。本文引入模态应变能分析方法,从而减少模态灵敏度分析对象,提高优化效率。基于模态试验验证的有限元模型,选取模态应变能分析的一阶模态振型下的薄弱位置,缩小模态灵敏度分析的板件范围,再根据灵敏度分析结果对板件厚度进行调整,提高白车身一阶模态频率。最终结果表明,优化后一阶模态频率由15.75Hz提高到了16.50 Hz,同时白车身质量未增加,实现了白车身模态性能提升的同时车身不增重。     

基于车身悬置动刚度的车内降噪研究

燃油车在定置工况下由于车身各板件振动引起的车内噪声对乘坐舒适性有较大影响,通过发动机、悬置等与车身的连接点传递至车身的振动是引起车身板件振动的主要原因。对某重卡车身悬置安装点动刚度及噪声传递函数进行了计算,发现其X向动刚度及噪声传递函数远低于企业标准;基于此明确了提高悬置安装点动刚度降低车内噪声的方法,通过对悬置支架结构优化改进,提升了悬置安装点动刚度。试验结果表明:改进方案能够降低车辆怠速及定置额定转速两种工况下的车内噪声,悬置安装点动刚度的优化有益于降低特定工况下的车内噪声。     

某电动轿车车身结构优化与NVH性能提升

以某电动轿车车身与底盘间主要接附点为激励源,以驾驶员的右耳为响应点,利用装备车身有限元模型和装备车身乘员舱声学空腔有限元模型建立整车声固耦合有限元模型。对整车声固耦合有限元模型进行噪声传递函数分析,结合装备车身模态分析,分析出对噪声传递贡献量比较大的车身部件,并对这些车身部件进行优化,优化后车内声压值有了明显降低,从而达到了提高车身噪声、振动与声振粗糙度(Noise Vibration Harshness,NVH)性能的目的。     

基于响应面修正敏度模型的结构可靠性影响因素分析方法

针对实际工况下结构可靠性影响因素复杂多样的特点,提出一种基于响应面修正敏度模型的结构可靠性影响因素分析方法。首先,融合最优多项式响应面函数与Sobol’灵敏度算法,推导出兼顾多影响因素局部与全局灵敏度分析的响应面修正灵敏度模型。并在此基础上,结合耦合因素的试验设计与极差验证、多体动力学分析、结构静力学分析,建立一种结构可靠性影响因素的灵敏度量化分析方法。最后,以典型收割机结构为分析对象对提出方法进行实例研究,研究结果表明脱粒滚筒转速对结构可靠性的灵敏度影响最大,粮仓负载的影响最小,其平均预测精度为97.36%,提出的方法可以实现多种耦合影响因素的灵敏度精确分析,从而为结构可靠性影响因素评估提供了一种思路。     

基于车内NVH控制的悬置刚度与阻尼的设计方法

基于汽车座椅滑槽的振动与驾驶员右耳旁噪声控制的要求和建立的由动力总成、车身和非簧载质量组成的13自由度汽车模型,提出了动力总成悬置动刚度和阻尼的设计方法。在计算模型中,将悬置的动刚度和阻尼简化为与激振频率相关的函数。各悬置与车身连接点的动态力、各悬置到汽车座椅滑槽振动与驾驶员右耳旁噪声的传递函数可以通过试验或计算方法得到。给出了在不同工况下,车内评价点的振动和噪声的计算方法。基于对整车振动和噪声控制的要求,给出了液阻悬置动刚度和阻尼的确定原则与计算方法。结果表明,基于车身评价点振动控制要求的液阻悬置阻尼设计对于降低车身评价点的振动具有明显作用。     

随机激励下车辆内声场分析与声学灵敏度优化

根据某乘用车的结构有限元模型,建立了内声腔有限元模型、整车动力学模型。以Adams/View动力学仿真分析结果作为室内声场分析的边界条件,利用分析软件Virtual.Lab计算出驾驶员耳部的声压级、结构钣金件振动声学贡献度以及噪声传递函数。再进行优化关键钣金件的拓扑形貌优化,从而改进了噪声灵敏度。该完整分析流程在车辆前期设计阶段有一定的指导意义。     

混合驱动工况下HEV车内辐射声场仿真分析

为对某混合动力汽车混合驱动工况下的辐射声场进行研究,借助Hypermesh和Virtual.Lab建立车身结构和车内声腔的有限元模型.在车身悬置连接点处分别导入激励力,应用模态叠加法计算车身各板件的振动加速度响应频谱与模态参与因子图,并利用声传递向量(ATV)法对车身各板件振动进行声学贡献量分析.结果发现其中车身底板与顶棚是该HEV车在混合驱动工况下驾驶员右耳噪声的"主要贡献板块",并且在底板与顶棚上使用面密度较小的聚酯+聚丙烯降噪材料,根据分析结果,对车身相关板块采取降噪措施后,总降噪量达3.2dB,证明了该方法的有效性.     

试生产阶段SUV低频噪声识别与改进研究

提出一种适用于试生产阶段的SUV低频噪音识别与改进流程。建立白车身有限元模型,通过模态试验验证模型有效性。建立驾驶室声固耦合模型,进行频率响应分析。基于实车噪声与激励力测试及车内响应点的声压值灵敏度,识别板件振动的噪声频率。分析主要峰值频率下的板块单位面积声学贡献量,通过对问题板件加强局部刚度和涂贴阻尼来降低车内噪音。结果表明在整车质量增加较小的情况下车内低频噪音得到有效控制。为试生产阶段的低频噪声识别与改进提供有效的方法。     

基于模态灵敏度分析的某乘用车白车身结构优化设计

建立了某乘用车白车身模态有限元分析模型,计算了白车身的振动模态。对白车身1阶扭转频率对各板件厚度的灵敏度进行了分析,得到相对抗扭灵敏度较大的板件。以这些板件为设计变量,对白车身结构进行优化设计。优化后车身的1阶扭转频率由25.24 Hz提高为27.007 Hz,避开了发动机激励的共振频率,增强了整车强度。     

一种新的机床位置误差灵敏度分析方法

本文提出一种新的机床位置误差灵敏度分析方法。首先基于多体理论和齐次变换矩阵建立了五轴龙门机床位置误差模型。其次通过截断傅里叶技术来表征与位置有关的几何误差参数,每个误差参数对位置误差的灵敏度值可表示为其傅里叶幅值平方。然后归一化处理,关键的几何误差参数为第2,3,8,15和26项误差。通过与传统的Sobol法对比,仿真结果表明两种灵敏度分析方法辨识的关键几何误差相同且灵敏度值相近。此外,本文提出的灵敏度分析计算效率优于传统Sobol法。最后为了验证关键几何误差的有效性,提出了一个关于机床关键几何误差的补偿实验。实验结果表明,补偿关键几何误差后机床的加工精度提升了48%。因此,本文提出的机床位置误差灵敏度分析方法是可行的和有效的。     

基于车身接附点动力总成载荷的车内噪声优化

为优化国内某型SUV基于动力总成载荷的噪声问题,建立了内饰车身的有限元模型。动力总成悬置与车身及副车架有四个接附点,通过试验的手段进行加速工况下的动力总成载荷识别,为CAE仿真计算提供载荷输入,通过逆矩阵计算及PCA分解等得出基于车身接附点动力总成激励载荷。将该激励施加到仿真模型悬置四个安装点对应几何中心进行强迫响应分析,通过对比仿真与实测数据验证CAE模型的有效性。并进一步进行了基于动力总成载荷激励的车身结构对车内噪声灵敏度分析,依据分析结果,给出了调整集水槽和前围板的优化方案包。通过优化,车内噪声对应各主要问题转速段均有明显改善。     

基于响应面方法的微型车车门模态分析与优化

应用灵敏度分析方法和响应面法,优化车门结构模态。建立车门的有限元数值仿真模型,并通过约束模态测试对仿真模型进行标定。对车门第三阶模态频率关于车门板件厚度的灵敏度进行了研究,筛选出高敏板件并以这些板件的厚度为设计变量,运用面心复合设计方法获取样本点,构建了车门第三阶模态频率的二阶显式响应面函数。基于此响应面函数进一步建立了优化模型,结果显示改进车门厚度后,车门和白车身模态分离,同时实现省材5.83%。     

SRV车内低频噪声控制

通过实验和CAE模态分析建立了某SRV白车身的有限元模型和声腔有限元模型。使用有限元和边界元法分析了白车身结构和声腔的动态响应特性。针对峰值频段,进行了面板贡献量与结构的动态灵敏度分析。根据灵敏度分析结果,对板件厚度进行了优化,有效降低了车内噪声水平。     

基于声学灵敏度的汽车噪声声-固耦合有限元分析

车身结构声辐射的预测对于噪声的控制和降低有着重要的意义.首先推导了声-固耦合有限元的控制方程,并得到模态参与因子和板块声学贡献量的计算方法;然后以某商务车为研究对象,应用虚拟试验场技术,建立声-固耦合有限元模型,包括车身与汽车室内空腔的有限元模型;选择车身与底盘的连接点作为声学灵敏度分析的激励点,采用声-固耦合有限元法,计算得到各悬置点至驾驶员耳旁的声学灵敏度;从声学灵敏度分析结果中发现,车身模态在共振峰70、138、200 Hz处均存在较大的峰值;研究这三个峰值的频率点及其结构,并计算结构模态和声学模态参与因子以及车身板块的声学贡献量,最终得出对车内声学响应影响最大的板块和结构模态.     

白车身基于灵敏度分析减重优化技术

建立某SUV车型白车身的有限元模型并分析计算车身刚度及其模态,在此基础上分析板厚对对白车身弯扭组合工况的灵敏度,找出影响车身结构特性的关键结构,对板厚进行优化分析,实现车身轻量化设计。优化结果显示:通过车身刚度灵敏度分析及其板厚优化,可实现车身的减重优化,为车身的优化设计提供参考。     

并联机构敏感性分析和多目标优化设计方法

为了解决并联机构全局性能指标高计算成本引起的敏感性分析和多目标优化设计困难,提出了一种结合多项式响应面模型、基于方差的敏感性分析方法和智能优化算法的高效计算方法。首先,确定并联机构的目标函数和设计参数,增加节点密度以提高目标函数的计算精度,基于拉丁超立方体抽样方法和最小二乘多项式拟合技术建立全局目标函数与设计参数之间的响应面解析映射模型,并结合基于方差的Sobol’敏感性分析方法得到对目标函数有重要影响的设计参数。然后,结合敏感性分析结果简化设计参数并建立并联机构的多目标优化设计模型,包括目标函数、约束函数和设计参数,结合响应面模型与智能优化算法开展并联机构多目标优化设计。最后,考虑规则工作空间体积、运动学性能和动力学性能指标为目标函数,以DELTA并联机构为例实现了本文提出的方法。优化前后的结果对比证明了算法的有效性。     

SEA模型的参数全局灵敏度分析

为了定量探究串联弹性驱动器(SEA)系统阻抗和力输出带宽的参数全局灵敏度,本文利用基于方差分解的Sobol方法,计算不同取值下的弹簧刚度、阻尼和质量对SEA的输出力的带宽以及系统阻抗的全局灵敏度,并通过分析灵敏度计算结果的收敛性,验证了灵敏度分析结果的可靠性.研究结果表明:在不同工作频率下,弹簧刚度、阻尼和质量对于SEA的输出力带宽以及系统阻抗大小影响各不相同,且三者对所求目标函数具有交互影响的作用;系统阻尼和质量对于输出力带宽以及系统阻抗大小的影响均远大于弹簧刚度的影响,这表现在系统阻尼和质量对上述所求目标函数的总阶灵敏度在任何频率下均约为弹簧刚度的总阶灵敏度的3～4倍;对于参数的采样,当采样个数小于5000时,Sobol指数波动较大,当采样个数为5000时,既能节约计算开支又能获得可靠的Sobol参数.     

形貌优化与面板贡献量在汽车噪声传递函数优化分析中的综合应用

随着中国汽车产业的逐渐成熟,消费者越来越关注车辆的振动噪声性能,汽车的NVH性能开发被推到了台前。对Trimmed Body的噪声传递函数进行分析,通过面板贡献量找到对噪声影响较大的面板,然后利用形貌优化分析截取面板局部模型,得到改进的钣金形状结构,最终优化了车身噪声传递函数。     

车辆发动机悬置处的动态刚度仿真研究

基于有限元分析方法,采用无质量和阻尼的单自由度振动系统的加速度导纳作为评价准则,提出了一种用加速度导纳频率响应函数来对发动机悬置在车身上安装点的动态刚度进行评价的方法。通过建立某轿车的车身和发动机悬置支架的有限元模型及其与车身室内声腔的声固耦合模型,对该安装点的静态刚度和动态刚度进行了对比分析,并计算出该安装点在单位简谐载荷作用下的驾驶员耳旁声压响应,以便研究动态刚度对车身振动和噪声的影响。研究结果表明,动态刚度分析与静态刚度以及声学响应分析结果基本一致,因而采用加速度导纳进行动态刚度评价能够全面地反映车身的噪声、振动与舒适性能。     

代理模型在复杂机电系统全局敏感度分析中的应用

全局敏感度分析(GSA)是一种在整个设计空间中考虑输入参数的不确定性对输出响应不确定性的影响的敏感度分析方法,且能反映出各参数间的相互作用。复杂机电系统包含大量参数且结构复杂,通过引入全局敏感度分析可以确定各参数对系统输出特性影响大小,从而有助于理解系统响应规律,缩短设计周期。由于全局敏感度分析需基于大量仿真计算,为解决计算成本问题,提出一种基于最优代理模型的全局敏感度分析方法,通过对比选取最优代理模型替代仿真实验完成全局敏感度分析。以某隧道掘进机(TBM)刀盘驱动系统为例,以关键节点振动响应及动态啮合力为系统动力学特性评价指标,考虑外部条件、材料系数、啮合参数和联接参数等输入参数变化,得到全局敏感度分析结果,为隧道掘进机刀盘驱动系统的进一步设计优化提供指导,并最终验证了该方法的合理性。