一种车身顶盖NVH性能优化方法技术

本方案涉及车辆智能制造领域的身顶盖NVH性能优化方法，首先在Hyperworks软件中，建立车身声振耦合模型；根据车身声振耦合模型计算车内后排噪声声压级频谱；车内后的噪声峰值；车身顶盖的应变能；将车身顶盖和加强筋结构转化为加筋板力学模型；并对新的模型进行应变能计算方法得到车身顶盖的应变能分布；通过冲压起筋和加强筋分割形成多个阻尼材料覆盖区域；软件建立中阻尼材料模型；对阻尼材料覆盖区域进行阻尼材料面积匹配；最后在车内噪声性能进行验证，使得车身顶板所关注的模态应变能对应的40

An optimization method for NVH performance of car roof

【技术实现步骤摘要】
一种车身顶盖NVH性能优化方法


[0001]本专利技术属于车辆智能制造技术，具体涉及到车身顶盖NVH性能优化方法。

技术介绍

[0002]NVH为噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写。这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和最表面的。车辆的NVH问题是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的NVH问题有关系，而各大公司有近20％的研发费用消耗在解决车辆的NVH问题上。
[0003]汽车NVH性能是驾乘人员的直观感受，往往直接影响消费者的购买意愿和使用满意度。车辆在怠速或加速工况的某个转速下若骤然有明显压迫，耳膜感的轰鸣(Booming)噪声，这极易引起人耳不适，甚至头晕、恶心。而低频轰鸣噪声是一种极难控制和消除的噪声，因此它成为汽车NVH性能研究的焦点之一。

技术实现思路

[0004]本申请意的目的是提供一种车身顶盖NVH性能优化方法，来解决车内在特定频率下产生的噪声的问题，具体方法包括：
[0005]步骤一、在Hyperworks软件中，建立车身声振耦合模型；将待设计的车辆通过该软件进行数值化模拟，使得软件内模拟的车身与实际车身参数匹配；
[0006]步骤二、根据车身声振耦合模型计算车内后排噪声声压级频谱图；车内后排在0
‑
50Hz存在噪声峰值；该频段内模态频率下车身顶盖的应变能；
[0007]步骤三：将车身顶盖和加强筋结构转化为加筋板力学模型；其中车身顶盖纵向冲压起筋表示为X向加强筋，横向加强筋表示为Y向加强筋；形成加筋板结构应变能计算方法；
[0008]步骤四：根据加筋板结构应变能计算方法得到车身顶盖的应变能分布；
[0009]步骤五、通过冲压起筋和加强筋分割形成多个阻尼材料覆盖区域；
[0010]步骤六、根据步骤四计算得到的车身顶盖的应变能分布情况，在Hyperworks软件建立中阻尼材料模型；对阻尼材料覆盖区域进行阻尼材料面积匹配；
[0011]步骤七、采用Hyperworks软件对车内噪声性能进行验证，使得车身顶板所关注的模态应变能对应的40
‑
50Hz频段噪声峰值下降10dB。
[0012]步骤二中，所述模态频率为40
‑
55Hz。车身顶板厚度为0.8mm。车身顶盖加强筋包括两根辅助加强筋和一根主加强筋，三根加强筋等距离固定安装在车身顶板内壁上，主加强筋处于两根辅助加强筋中间，主加强筋的横截面107.21平方毫米，靠近车头一侧的辅助加强筋横截面为67.29平方毫米、靠近车尾一侧的辅助加强筋横截面为67.41平方毫米。
[0013]步骤三的应变能计算方法包括：首先对X轴方向和Y轴方向的应变能计算包括沿着X轴方向的加强筋的应变能，其计算满足：
[0014]公式一：
[0015]其中Usx满足公式二：
[0016][0017]公式二中：A
x
为加强筋的截面面积；k
x
为剪切修正系数；I
y
为加强筋对y轴的惯性矩；J
x
为扭转常数。
[0018]沿平行y轴方向的加强筋的平均应变能，满足
[0019]公式三为：
[0020]其中Usy满足公式四：
[0021][0022]公式四式中：A
y
为Y轴加强筋的截面面积；k
y
为剪切修正系数；I
x
为加强筋对x轴的惯性矩；J
y
为扭转常数。
[0023]所述公式一和公式二得到的X轴方向的应变能模拟到车身冲压起筋上，将公式三和公式五得到的Y轴方向应变能模拟到主加强筋和辅助加强筋上，加强筋的应力能根据连接点自然扩散到车身顶盖的上，X轴方向和Y轴方向的应变能进行叠加形成最终车身顶盖的应变能。
[0024]阻尼材料覆盖区域为九个区域，九个区域沿X轴向车尾方向，沿Y轴方向一侧向另一侧依次命名为：A区、B区、C区、D区、E区、F区，G区，H区、I区，所述A区、B区、C区、D区、E区、F区、G区，H区、I区的阻尼材料面积覆盖率分别为：50％，50％，25％，25％、100％，50％，50％、0％、0％。所述阻尼材料包括阻尼层和约束层，阻尼层为2mm,约束层为0.02mm。
[0025]HyperWorks是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成材料结构设计与分析所需各种工具，具有无比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面。其软件的功能可进入其官网进行详情了解。
[0026]本方法步骤及相应参数是采用模态应变能分析方法，即获得模态频率下的模态应变能，现在的做法是在模态应变能分布较大的区域设计阻尼材料。但是，对于车身顶盖及类似的加筋板结构，通过软件模拟，只能模拟加强筋受到应变能的情况，无法体现在车身顶盖上，车身顶盖上的模态应变能分布十分不明显，导致阻尼材料设计无法准备。
[0027]本专利技术将车身顶盖和加强筋模拟成一个整体，将模拟的这个整体结构受到的应变能进行计算，通过计算的结果在软件中建立车身顶盖的应变能受力模型，这样把计算加强筋的应变能转移到只对车身顶盖的应变能计算，直接避免对加强筋应变能的消除思路，再通过阻尼材料在车身顶盖上进行覆盖，这样阻隔车身顶盖上因受到加强筋的应变能，从而避免车内产生噪声。
[0028]并且本专利技术中车身顶盖覆盖也并非全部覆盖，而是将车身顶盖在加强筋周围进行分块，这样车身顶盖构成一个具有纵横棱的网状结构，最后通过对加强筋的应变能计算，通过转移公式将应变能等价到将车身顶盖上的每一个区域；同时借助计算机软件对应变能在
车身顶盖上进行模拟，根据计算结果再通过对阻尼材料进行分块设计，实现阻尼材料针对性设计，将不同覆盖面积的阻尼材料贴合在车身顶盖上，最终解决车内噪声的问题。
附图说明
[0029]图1为车身顶盖NVH性能优化方法的流程图；
[0030]图2为车身顶盖的截面示意图；
[0031]图3为Hyperworks软件模拟车身顶盖的模态振型云图；
[0032]图4为车身顶盖阻尼材料布局示意图；
[0033]图5为模态频率下测试的噪声分贝频谱图。
具体实施方式
[0034]下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
[0035]实施例1：
[0036]如图3所示的车身顶盖1，在44Hz模态频率下，其应变能明显区域主要集中于车身顶盖1中后部区域。其模态应变能主要集中分布于尾部加强筋上。此时，难以根据加强筋的模态应变能在顶盖上设计精准的阻尼材料布局。因此，需要运用加筋板动力学理论，将加强筋的应变能“转移”到汽车身顶盖1上，完成对阻尼材料设计优化。
[0037]具体设计优化步骤基本如图1涉及的流程完成，具体包括步骤一S1：在Hyperworks软件中，建立车身声振耦合模型；将待设计的车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种身顶盖NVH性能优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在Hyperworks软件中，建立车身声振耦合模型；步骤二、根据车身声振耦合模型计算车内后排噪声声压级频谱图；车内后排在0
‑
50Hz存在噪声峰值；该频段内模态频率下车身顶盖的应变能；步骤三：将车身顶盖和加强筋结构转化为加筋板力学模型；其中车身顶盖纵向冲压起筋表示为X向加强筋，横向加强筋表示为Y向加强筋；形成加筋板结构应变能计算方法；步骤四：根据加筋板结构应变能计算方法得到车身顶盖的应变能分布；步骤五、通过冲压起筋和加强筋分割形成多个阻尼材料覆盖区域；步骤六、根据步骤四计算得到的车身顶盖的应变能分布情况，在Hyperworks软件建立中阻尼材料模型；对阻尼材料覆盖区域进行阻尼材料面积匹配；步骤七、采用Hyperworks软件对车内噪声性能进行验证，使得车身顶板所关注的模态应变能对应的40
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50Hz频段噪声峰值下降10dB。2.根据权利要求1所述的身顶盖NVH性能优化方法，其特征在于：步骤二中，所述模态频率为40
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55Hz。3.根据权利要求1所述的身顶盖NVH性能优化方法，其特征在于：所述车身顶盖厚度为0.8mm。4.根据权利要求1或2或3所述的身顶盖NVH性能优化方法，其特征在于：所述车身顶盖加强筋包括两根辅助加强筋和一根主加强筋，三根加强筋等距离固定安装在车身顶板内壁上，主加强筋处于两根辅助加强筋中间。5.根据权利要求4所述的身顶盖NVH性能优化方法，其特征在于：所述主加强筋的横截面107.21平方毫米，两根辅助加强筋的横截面分别为67.29平方毫米、67.41平方毫米...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，毛祯，熊升，
申请(专利权)人：重庆电子工程职业学院，
类型：发明
国别省市：