基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法技术

本发明专利技术提供了一种基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，包括以下步骤：计算NVH路面功率谱密度；建立真实物理轮胎模型；搭建整车声固耦合模型；获取轮胎初始设计方案下整车噪声及振动响应；构建轮胎模型样本池；构建轮胎关键物理参数与整车测点全频段噪声、振动响应的显示数学关系；定义并求解轮胎优化问题，得到测点噪声响应优化值；将优化设计方案对应的轮胎模型线性化后仿真得到整车测点噪声、振动响应仿真结果；生成补充样本点加入轮胎模型样本池；计算整车测点全频段噪声优化值与仿真值的误差。本发明专利技术有效实现面向整车路噪NVH改善的轮胎关键物理参数优化设计，减少轮胎试制轮次与整车路试次数，节约成本，缩短研发周期。

【技术实现步骤摘要】
基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法
本专利技术属于汽车NVH
，尤其是涉及一种基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法。
技术介绍
汽车的NVH(Noise、Vibration、Harshness，即噪声、振动与声振粗糙度)性能是用户对整车产品最直接的感受，其水平体现了汽车的制造质量，决定了产品的市场走向。NVH问题一直是国内外汽车行业重点关注的问题之一。其中，路噪是由于轮胎受约为5～60Hz的路面不平度激励，传递到车厢内部以车身板件为主产生的振动与噪声，主要体现在低、中频段，极易引起用户的不舒适感。对于电动汽车，由于没有发动机激励噪声的存在，路噪对于整车噪声级的贡献更为凸显。开发有效减振降噪技术，对改善用户感官体验，提升产品核心竞争力具有重要意义。由于激励源无法优化，因此只能通过改善传递路径来提升整车路噪性能。当前大部分的研究对象为传递路径上的车身结构、衬套及阻尼片等。除了汽车自身设计之外，轮胎作为汽车唯一与路面接触的重要部件，在传递路径上对路噪响应有非常重要的贡献。在汽车结构等确定的条件下，通过轮胎的匹配与优化可以进一步的实现整车全频段路噪性能提升。然而，当前研究主要从轮胎结构、使用工况等角度考察固有频率、阻尼比等轮胎自身NVH特性，没能将轮胎与整车的路噪响应建立联系，如何量化轮胎关键物理参数调整对于整车减振降噪的贡献量从而辅助轮胎设计还有待研究。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，以解决上述问题的不足之处。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，包括以下步骤：A.计算NVH路面功率谱密度；B.建立真实物理轮胎模型；C.搭建整车声固耦合模型；D.基于真实物理轮胎模型仿真获取轮胎初始设计方案下的整车噪声及振动响应；E.通过参数组合构建轮胎模型样本池；F.基于代理模型构建轮胎关键物理参数与整车测点全频段噪声、振动响应的显示数学关系；G.定义并求解轮胎优化问题，得到测点噪声响应优化值；H.将优化设计方案对应的轮胎模型线性化后仿真得到整车测点噪声、振动响应仿真结果；I.生成补充样本点加入轮胎模型样本池；J.计算整车测点全频段噪声优化值与仿真值的误差；若误差满足要求，则轮胎模型满足要求优化设计结束；若误差不满足要求，基于加点后的样本点数据库更新代理模型，优化求解直至误差满足要求。进一步的，所述步骤A中通过实车路面激光扫描获取试验场NVH路的高程信息后，在NVH仿真软件中计算得到路面功率谱密度。进一步的，所述步骤B中开展轮胎的静态、稳态及动态测试，通过仿真与测试曲线对比反求轮胎参数，建立真实3D非线性物理轮胎模型。进一步的，所述步骤C中建立整车各子总成的有限元模型，基于TB车身模型建立声腔模型，通过衬套将各子总成连接在一起搭建整车声固耦合仿真模型。进一步的，所述步骤D中，将真实3D物理轮胎模型导入，线性化后装配到整车声固耦合模型中，将NVH路面PSD导入NVHD模块，定义仿真工况，搭建整车路噪仿真环境并进行初始计算分析，获取测点噪声、振动响应。进一步的，所述步骤E中基于试验设计方法抽取不同关键物理参数组合下的轮胎模型作为样本点，通过仿真得到对应的整车测点噪声、振动响应，存入到样本池数据库。进一步的，所述步骤G中，将轮胎关键物理参数作为设计变量，最小化整车测点全频噪声作为优化目标，测点振动响应不次于初始设计作为约束函数，构建代理模型优化问题数学模型，采用先进优化算法求解代理模型优化问题获取轮胎优化设计方案。进一步的，所述步骤H中，将优化设计方案对应的轮胎模型导入NVHD模块线性化装配在整车上进行路噪仿真，通过Hyperview软件后处理得到轮胎优化方案对应的全频段驾驶员外耳声压级均方根，以及方向盘12点、驾驶员脚踏板与座椅导轨3向合加速度均方根。进一步的，所述步骤I中，基于边界与最佳邻域搜寻法生成补充轮胎样本点，将补充点对应的轮胎模型导入NVHD模块线性化装配在整车上进行仿真得到噪声与振动响应，加入样本池数据库。进一步的，所述步骤J中，计算轮胎优化方案对应的全频段驾驶员外耳声压级均方根优化值与仿真值的误差，若误差满足要求，优化精度满足要求优化迭代结束，输出轮胎模型；若误差不满足要求，基于加点后的样本池数据库更新RBF代理模型，优化求解直至误差满足要求。相对于现有技术，本专利技术所述的基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法具有以下优势：本专利技术所述的基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法通过高效高精度仿真有效的实现面向整车路噪NVH改善的轮胎关键物理参数优化设计，减少轮胎试制轮次与整车路试次数，节约资金与时间成本，缩短研发周期；对设计者的工程经验要求较低，在一定程度上节约人力资源成本，降低研发费用。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1所示，基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，包括以下步骤：A.计算NVH路面功率谱密度；B.建立真实物理轮胎模型；C.搭建整车声固耦合模型；D.基于真实物理轮胎模型仿真获取轮胎初始设计方案下的整车噪声及振动响应；E.通过参数组合构建轮胎模型样本池；F.基于代理模型构建轮胎关键物理参数与整车测点全频段噪声、振动响应的显示数学关系。G.定义并求解轮胎优化问题，得到测点噪声响应优化值；H.将优化设计方案对应的轮胎模型线性化后仿真得到整车测点噪声、振动响应仿真结果。I.生成补充样本点加入轮胎模型样本池。J.计算整车测点全频段噪声优化值与仿真值的误差；若误差满足要求，则轮胎模型满足要求优化设计结束。若误差不满足要求，基于加点后的样本点数据库更新代理模型，优化求解直至误差满足要求。所述步骤A中通过实车路面激光扫描获取试验场NVH路的高程信息后，在NVH仿真软件中计算得到路面功率谱密度(PSD)。路面功率谱密度(PSD)Gq(n)计算公式如下：式中，n、n0分别为空间频率及参考空间频率；Gq(n0)为路面不平度系数；ω为频率指数。所述步骤B中开展轮胎的静态、稳态及动态测试，通过仿真与测试曲线对比反求轮胎参数，建立真实3D非线性物理轮胎模型。本实施例中，开展某款轮胎的质量惯量、截面几何、静动态径向刚度、纵向刚度、侧向刚度、静态扭转刚度、动态侧偏刚度、纯纵滑、凸块冲击刚度及轮胎压痕等测试后，将测试数据导入到轮胎建模软件，通过仿真曲线与试验曲线的误差及趋势对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA.计算NVH路面功率谱密度；/nB.建立真实物理轮胎模型；/nC.搭建整车声固耦合模型；/nD.基于真实物理轮胎模型仿真获取轮胎初始设计方案下的整车噪声及振动响应；/nE.通过参数组合构建轮胎模型样本池；/nF.基于代理模型构建轮胎关键物理参数与整车测点全频段噪声、振动响应的显示数学关系；/nG.定义并求解轮胎优化问题，得到测点噪声响应优化值；/nH.将优化设计方案对应的轮胎模型线性化后仿真得到整车测点噪声、振动响应仿真结果；/nI.生成补充样本点加入轮胎模型样本池；/nJ.计算整车测点全频段噪声优化值与仿真值的误差；若误差满足要求，则轮胎模型满足要求优化设计结束；若误差不满足要求，基于加点后的样本点数据库更新代理模型，优化求解直至误差满足要求。/n

【技术特征摘要】
1.基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.计算NVH路面功率谱密度；
B.建立真实物理轮胎模型；
C.搭建整车声固耦合模型；
D.基于真实物理轮胎模型仿真获取轮胎初始设计方案下的整车噪声及振动响应；
E.通过参数组合构建轮胎模型样本池；
F.基于代理模型构建轮胎关键物理参数与整车测点全频段噪声、振动响应的显示数学关系；
G.定义并求解轮胎优化问题，得到测点噪声响应优化值；
H.将优化设计方案对应的轮胎模型线性化后仿真得到整车测点噪声、振动响应仿真结果；
I.生成补充样本点加入轮胎模型样本池；
J.计算整车测点全频段噪声优化值与仿真值的误差；若误差满足要求，则轮胎模型满足要求优化设计结束；若误差不满足要求，基于加点后的样本点数据库更新代理模型，优化求解直至误差满足要求。


2.根据权利要求1所述的基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，其特征在于：所述步骤A中通过实车路面激光扫描获取试验场NVH路的高程信息后，在NVH仿真软件中计算得到路面功率谱密度。


3.根据权利要求1所述的基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，其特征在于：所述步骤B中开展轮胎的静态、稳态及动态测试，通过仿真与测试曲线对比反求轮胎参数，建立真实3D非线性物理轮胎模型。


4.根据权利要求1所述的基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，其特征在于：所述步骤C中建立整车各子总成的有限元模型，基于TB车身模型建立声腔模型，通过衬套将各子总成连接在一起搭建整车声固耦合仿真模型。


5.根据权利要求1所述的基于整车路噪性能提升的轮胎参数优化方法，其特征在于：所述步骤D中，将真实3D物理轮胎模型导入，线性化后装配到整车声固耦合模型中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高丰岭，吴渊，耿动梁，燕唐，卜晓兵，张明君，张诗敏，
申请(专利权)人：中汽研汽车检验中心天津有限公司，中国汽车技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12