第七章汽车NVH特性精要.ppt

有源消声应用于工程实际的核心技术是自适应控制算法和控制器硬件系统 AANC系统最常用的控制算法有自适应控制算法和神经网络算法等 硬件系统主要分为基于模拟电路的简易ANC系统、基于微机的通用ANC系统、基于微处理器的ANC应用系统三种 随着微电子技术的发展，数字信号处理器（DSP）等微处理芯片在计算速度、存储容量、接口控制等方面的功能越来越强，配合以性能优良、计算量小的滤波器控制算法，使之成为AANC系统实用化的主要发展方向 利用发动机的机体和各悬置点的振动加速度信号作为系统输入，用动态神经网络实时预测车内噪声。利用MATLAB/Simulink对控制系统进行仿真分析，并采用以DSP为核心运算器的车内多通道有源消声系统控制器进行试验验证 例：驾驶员两耳所在车内横向截面处的主动消声量 结果显示，通过合理地布放次级声源和误差传感器，在驾驶员和副驾驶员两耳活动的范围内得到了较好的消声效果，可达14dB（Lin） 例：车内主要消声区域（误差传声器的布放位置处）在进行主动消声前后的声压信号 主动消声系统可以明显降低车内噪声，对发动机谐振产生的车内峰值噪声具有明显的抵消作用，总消声量可达16.4dB（Lin） NVH设计过程中，为进行NVH目标的分级、评价，改善汽车的NVH特性，应建立用于整车NVH特性研究的CAE模型 不同子系统、不同NVH问题，采用的CAE方法不同 悬架、转向系等系统 研究其低频范围的动力学特性时主要采用多刚体系统动力学方法 对40Hz以下NVH特性的模拟非常准确 刚度较小的系统（如车身系统） 采用有限元方法建立弹性体（或柔体）模型，再与多刚体系统模型相结合，建立整车的刚弹耦合模型模拟 适用的频率范围也提高到200Hz以上 三、NVH设计中的CAE方法介绍 车内低频噪声的计算 一般是利用有限元方法实现 将车内空腔划分网格，建立有限元模型 ②车内空腔与车身结构模型耦合，建立声固耦合模型 ③计算车室空腔的声学特性，车内噪声响应 中高频（300Hz以上）NVH特性的仿真 应采用建立在空间声学和统计力学基础上的统计能量分析（SEA）方法 有限元 方法 + 多 刚体系统动 力学方法， 建立整车的 刚弹耦合模 型，预测车 身的振动和 车室内的声 压。 第三节 刚弹耦合系统的仿真分析 1．用模态方法描述弹性体—模态综合法 动力缩减-部件模态综合法(CMS-component mode synthesis) 将有限元模型与多刚体模型相连接时，由于有限元模型的自由度数目巨大，因此必须将给定的动力学数学模型缩减为一个具有较少自由度的模型 模态综合法则是在有限元法基础上发展起来的一种对复杂结构进行振动分析的有效方法 一、刚弹耦合系统的建模理论 1．用模态方法描述弹性体—模态综合法 动力缩减-部件模态综合法CMS 模态综合法基本思想 把复杂结构分为若干部件(子结构) 每个部件可用计算或试验的方法求得模态参数 根据边界条件，将各子结构的模态特性叠加起来，再通过平衡方程和约束方程将物理坐标约简，得到用广义坐标(模态坐标)表示的运动方程，由此可计算组合系统的动态响应 1．用模态方法描述弹性体—模态综合法 动力缩减-部件模态综合法CMS 1．用模态方法描述弹性体—模态综合法 通过超单元实现动力缩减，并将超单元模型转换为弹性体元件连接到多体系统动力学模型中 弹性体有限元模型自由度 边界自由度uB。边界自由度不进行模态转换，当高阶模态被截断时，这些自由度不会丢失任何信息 内部自由度uI 弹性体模态 约束模态 分别使每一个边界自由度产生单位位移时，固定其它所有边界自由度得到的静态振型 约束模态坐标qC与相应的边界自由度数量相等，且一一对应 由边界自由度变形uB引起的整个弹性体的变形都可由约束模态的线性叠加得到 固定边界的标准模态 将弹性体的边界自由度uB固定并计算它的特征值问题而得到的标准模态 它们定义了内部自由度uI的模态变形，其品质与保留的模态数量有关 物理自由度u与CMS法的模态Φ以及模态坐标q之间的关系 2．多体系统中弹性体的动力学方程 当弹性体连接到多体模型中时，它所有的模态信息都传入多体系统中 模态坐标 模态转换矩阵 模态质量矩阵 模态刚度矩阵 模态频率等 在多体系统中，首先要确定弹性体上各点的运动学关系式以及弹性体所受的作用力，根据这些条件利用拉格朗日方程推导弹性体的动力学方程 2．多体系统中弹性体的动力学方程 1．建立整车刚弹耦合模型 建立车身有限元模型 建立底盘的多体模型并与弹性体车身相连接 进行超单元分析 将车身超单元转换成为多体系统中的弹性体文件 整车的刚弹耦合系统模型 二、 模 型 的 建 立 与 仿 真 分 析 1．建立整车刚弹耦合模型 前悬架ADAMS 模型 转向系模