基于模态轮胎模型的路面振动噪声仿真分析.docxVIP

基于模态轮胎模型的路面振动噪声仿真分

析

1

李龙陈乾乾王卓长安汽车股份公司汽车工程研究总院，重庆401120

【摘要】在Abaqus软件中建立详细轮胎模型，并通过缩减技术实现轮胎模型简化，应用于整车路面振动噪声仿真分析中。通过对比车内方向盘及后排乘员人耳处等位置的振动、噪声响应结果，验证模态轮胎模型在整车NVH性能仿真中的可行性。

【关键词】模态轮胎，路噪仿真，NVH仿真

ROADNOISEANALYSISUSINGMOADLTIREMODEL

LiLong，ChenQianqian，WangZhuo

ChanganAutoGlobalRDCentre，ChanganAutomobileCoLtd.，Chongqing，China

ABSTRACT–DetailtiremodelwasbuiltwithAbaqussoftware,andthetechnique

whichmadetheFEMmodeloftiresimplifyisintroduced.Vibrationandnoise

responsecurveofsteeringwheelaswellaspassengerearslocationwasoutput.The

resultsprovedtheeffectofthesimulationprocess.

KEYWORDS–modaltiremodel,roadnoise,NVHsimulation

1前言

由路面不平度引起的车内振动噪声响应，是整车NVH仿真领域中需要关注

与把控的关键性能之一。在设计前期通过CAE技术对其性能进行前期把控，是解

决路面振动噪声问题、提升产品品质的最有效途径。由于整车NVH仿真方面存

在诸多技术瓶颈，使国内在路面振动噪声仿真领域进展缓慢。其中，模态轮胎建

模技术的不成熟，严重滞缓了国内整车企业在该工程领域的能力发展。由于轮胎

本身存在非线性等特性，并在整车状态下需要考虑充气、接地等多方面因素，因

此其详细模型的建立，以及与NVH整车模型的匹配便成为国内仿真工程师面临

的主要难题。

针对上述背景，本文对详细模态轮胎建模、轮胎缩减等关键技术进行了研究，

并基于模态轮胎模型开展了路面振动噪声仿真分析，为整车路面振动噪声性能设

计提供了有效的工程仿真方法。

作者简介：李龙（1983-07-02），男，博士，重庆长安汽车工程研究总院CAE工程所，Mail：lilong@；Mobile：重庆市博士后资助，资助编号：Rc201329

2详细模态轮胎模型建立

汽车在行驶过程中，路面不平度产生的激励通过轮胎传递到车身中，并在乘

员舱内形成振动噪声响应。由于轮胎自身的特性，部分激励经过轮胎将被放大，

而部分将被过滤，因此在整车仿真模型中，需要考虑轮胎的振动特性，从而真实

的再现路面激励下的车内振动、噪声问题[1-2]。

模态轮胎模型的建立通常需要经过三个过程：轮胎特征参数及橡胶热机械特

性测试、轮胎详细模型建立、模态轮胎缩减。其中，详细轮胎模型的建立过程相

对复杂，其建模过程中集成了整车厂（轮胎公司）诸多工程经验参数，其方法与

流程也是企业的核心技术所在。

本文工作中，该过程的建立均在Abaqus软件中完成。模型建立前，需通过

测试的手段对其将要建模的实物轮胎进行相关材料性能测试，其中包括轮胎的结

构组成（如图1所示）以及一些几何、材料特征参数等。获取所需的结构组成及

参数后，在Abaqus软件中建立轮胎平面模型。

图1轮胎结构组成及平面模型

图2Abaqus详细轮胎模型

基于建立后的平面模型，可在软件中生成轮胎整体模型，其过程中考虑充气、

接地以及与轮毂装配等过程，这些也是影响轮胎振动特性的关键因素。由于需要

考虑路面振动噪声工程化仿真的操作性，又需满足精度的要求，因此在本文工作

中，轮胎转速等因素未在模型中体现。建立后的模型可在Abaqus求解器中得到

其模态结果，其典型模态振型如下图所示。

图3详细轮胎典型模态振型

3轮胎缩减理论

由于轮胎有限元模型单元数量、自身非线性的特性，以及需要考虑充气、轴

荷和接地等因素，直接将有限元模型用于整车NVH仿真分析不易实现。因此，国

外先进企业通常将缩减后的模态轮胎模型集成在整车有限元模型中，从而实现路

面激励工况下的整车振动噪声性能的计算。鉴于模态轮胎缩减技术的关键性，这

里对其进行简述。

根据动力学方程，对于单一轮胎存在：

????????

2

KMKuf

?????