基于频率函数超单元的整车NVH计算方法技术

本发明专利技术公开了基于频率函数超单元的整车NVH计算方法，包括：收集并构建整车装配模型以及网格划分；收集获得边界条件、自由度约束、模态频率范围和整车声学计算工况，并与TB模型和底盘模型进行匹配；采用频率响应函数缩减算法并结合边界条件、自由度约束、模态频率范围和整车声学计算工况，求得整车噪声和振动曲线；根据整车噪声和振动曲线，提取整车噪声和振动曲线的峰值和频率。通过上述方案，本发明专利技术本发明专利技术具有逻辑简单、分析高效、准确可靠等优点，在汽车整车NVH分析技术领域具有很高的实用价值和推广价值。和推广价值。和推广价值。

【技术实现步骤摘要】
基于频率函数超单元的整车NVH计算方法


[0001]本专利技术涉及汽车整车NVH分析
，尤其是基于频率函数超单元的整车NVH计算方法。

技术介绍

[0002]NVH(Noise、Vibration、Harshness)是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接的。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和汽车的NVH问题有关系，而各大汽车企业有近20％的研发费用花费在解决汽车的NVH问题上。由此可见，对于整车级NVH分析，整车节点及单元往往数百万个，在计算相对紧缺和项目节点较短的前提下，如何快速高效的进行整车NVH分析。在有限的时间里提出更多的方案，采用超单元方法有时显得尤为重要。
[0003]目前，现有技术中的整车NVH分析存在以下问题：
[0004]现有技术解决整车NVH仿真主要是通过常规的分析模型，整车NVH模型往往包括数百万个单元，计算时间较长，有时一个计算需要一天的计算时间，在有限的时间只能做有限的方案计算和优化，较难以满足项目节点和性能开发要求，而且还会耗费大量的人力和物力等资源。
[0005]因此，急需要提出一种逻辑简单、准备可靠的基于频率函数超单元的整车NVH计算方法，以优化提升及解决整车NVH仿真效率及缩短计算时间等问题，保证计算结构和计算精度。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于频率函数超单元的整车NVH计算方法，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]基于频率函数超单元的整车NVH计算方法，包括以下步骤：
[0008]收集并构建整车装配模型以及网格划分；所述整车装配模型包括TB模型和底盘模型；
[0009]收集获得边界条件、自由度约束、模态频率范围和整车声学计算工况，并与TB模型和底盘模型进行匹配；
[0010]采用频率响应函数缩减算法并结合边界条件、自由度约束、模态频率范围和整车声学计算工况，求得整车噪声和振动曲线；
[0011]根据整车噪声和振动曲线，提取整车噪声和振动曲线的峰值和频率。
[0012]进一步地，所述边界条件包括结构连接点和声学响应点。
[0013]更进一步地，所述频率响应函数超单元模型的求解过程如下：
[0014]构建频率响应函数超单元模型的超单元动力学方程，其表达式为：
[0015][0016]其中，M、K分别表示为超单元质量矩阵和刚度矩阵，f表示超单元所受外部载荷向
量，表示加速度向量，u表示位移向量。
[0017]对所述公式(1)进行内、外自由度展开，其表达式为：
[0018][0019]其中，f
a
表示界面力，M
oo
和K
oo
分别表示内部节点的质量矩阵和刚度矩阵；M
oa
和M
ao
分别表示耦合质量矩阵，互为对称矩阵；M
aa
和K
aa
分别表示边界节点的质量矩阵和刚度矩阵；K
oa
和K
ao
分别表示耦合刚度矩阵，互为对称矩阵；表示内部节点加速度向量，表示边界节点加速度向量；u
o
表示内部节点位移向量，u
a
表示边界节点位移向量。
[0020]建立超单元在模态坐标{p}下的运动方程，其表达式为：
[0021][0022]其中，表示坐标转换矩阵，表示界面主模态矩阵，ψ
c
表示约束模态矩阵，p
n
表示界面模态坐标，p
c
表示约束模态坐标，表示交界面上的内部模态矩阵，ψ
oa
表示交界面的模态矩阵，0
an
表示交界面上的外部模态矩阵，I
aa
表示单位矩阵。
[0023]所述超单元内部节点位移u
o
的表达式为：
[0024][0025]其中表示交界面上的内部模态矩阵，ψ
oa
表示交界面的模态矩阵，[u
on
]表示超单元内部自由度相对于外部自由度的相对运动位移矩阵，u
oc
表示外部自由度引起的牵连运动部分位移矩阵；
[0026]将交界面上的物理坐标选作广义坐标，即{p
c
}＝{u
a
}；
[0027]经归一化处理，得到超单元缩减后的运动方程，其表达式为：
[0028][0029]其中，表示缩减后质量矩阵，表示缩减后系统加速度向量，表示缩减后刚度矩阵，p表示缩减后系统位移向量。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0031](1)本专利技术巧妙地构建整车装配模型以及网格划分，其包括TB模型和底盘模型，其好处在于，将参与和不参与分析及优化迭代的模型分离，方便模型装配，如本案例中TB模型缩减为超单元模型，底盘采用实际的网格模型，此时极大的提高了计算和优化工作效率。
[0032](2)本专利技术巧妙地收集获得边界条件、自由度约束、模态频率范围和整车声学计算工况，并与TB超单元模型和底盘模型进行匹配，其好处在于，通过缩减TB模型为超单元，且TB超单元模型包含计算频率范围内的TB所有信息，将TB超单元模型与底盘模型进行匹配，能加速求解时间。
[0033](3)本专利技术巧妙地采用频率响应函数超单元模型分析整车路噪NVH，其分析时间可原来的4小时缩短至20分钟，其分析效率高，且与原分析结果一致。
[0034]综上所述，本专利技术具有逻辑简单、分析高效、准确可靠等优点，在汽车整车NVH分析
具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0036]图1为本专利技术的频率响应函数超单元模型的结构示意图。
[0037]图2为本专利技术与传统分析对比试验曲线图。
[0038]图3本专利技术的逻辑流程图。
具体实施方式
[0039]为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0040]实施例
[0041]如图1至图3所示，本实施例提供了一种基于频率函数超单元的整车NVH计算方法，该方法能大幅度缩短求解时间，且计算结果和精度与常规方法一致，对整车NVH仿真带来了巨大的变革和效率提升作用。
[0042]具体来说，本实施例的基于频率函数超单元的整车NVH计算方法包括以下步骤：
[0043]第一步，收集并构建整车装配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于频率函数超单元的整车NVH计算方法，其特征在于，包括以下步骤：收集并构建整车装配模型以及网格划分；所述整车装配模型包括TB模型和底盘模型；收集获得边界条件、自由度约束、模态频率范围和整车声学计算工况，并与TB模型和底盘模型进行匹配；采用频率响应函数缩减算法并结合边界条件、自由度约束、模态频率范围和整车声学计算工况，求得整车噪声和振动曲线；根据整车噪声和振动曲线，提取整车噪声和振动曲线的峰值和频率。2.根据权利要求1所述的基于频率函数超单元的整车NVH计算方法，其特征在于，所述边界条件包括结构连接点和声学响应点。3.根据权利要求1所述的基于频率函数超单元的整车NVH计算方法，其特征在于，所述频率响应函数超单元模型的求解过程如下：在不考虑系统阻尼，构建频率响应函数超单元模型的超单元动力学方程，其表达式为：其中，M、K分别表示为超单元质量矩阵和刚度矩阵，f表示超单元所受外部载荷向量，表示加速度向量，u表示位移向量；对所述公式(1)进行内、外自由度展开，其表达式为：其中，f
a
表示界面力，M
oo
和K
oo
分别表示内部节点的质量矩阵和刚度矩阵；M
oa
和M
ao
分别表示耦合质量矩阵，且互为对称矩阵；M
aa
和K
aa
分别表示边界节点的质量矩阵和刚度矩阵；K
oa
...

【专利技术属性】
技术研发人员：成传胜，赵德云，陈国娟，刘荣伟，
申请(专利权)人：浙江新吉奥汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：