电动汽车开发的道路噪音，当我告诉儿子我在汽车领域担任工程师时，他并没有表现出太大的兴趣。 然而，当我解释工程师可以执行一些神奇的任务时，他立即产生了兴趣。 他想亲眼目睹魔法，所以他会来到我的桌子旁，了解我的工作到底涉及什么。 虽然很难判断一个 5 岁孩子的同意程度，但我相信他被他所观察到的东西迷住了。 让我们一起探讨一下我向他展示的内容。
电动汽车开发——如何开始？
当谈到车辆 NVH 开发时，就会出现从哪里开始以及如何实现的问题。 此外，我们的目标是尽早开始整车的工作。
幸运的是，近年来，创新 TPA 方法的使用迅速增长，特别是在汽车行业，用于将组件虚拟地组合成组件并预测其噪声和振动性能。 事实证明，这些方法是工程师评估组件改装场景并有效评估车辆整体 NVH（噪声、振动和声振粗糙度）性能的强大工具。 让我向您展示我们在道路噪音方面所做的工作的一个例子，让您一睹神奇之处。
用于道路噪声的 C-TPA 和虚拟原型装配
基于组件的传递路径分析 (TPA) 允许利用各个组件的独立特征来预测装配中的 NVH 分析。 这些组件使用基于频率的子结构 (FBS) 进行虚拟耦合。 源组件的特征在于其输出连接处的不变负载和阻抗，而接收器组件的特征在于其输入和输出连接之间的阻抗和传输灵敏度。
为了确定轮胎车轮的阻挡力，采用了原位 TPA 方法。 在许多情况下，主成分分析（PCA）随后被应用于每个指标交叉功率矩阵。 这种分解技术可以识别不同的激励现象，并能够分析每个主成分的操作指标响应谱。
在第二种设置中，测量轮胎-车轮阻抗频响函数。 再次应用虚拟点变换（VPT）。
我们现在可以继续测量我们的身体频响函数和点阻抗，但在这种情况下，我们想要耦合到模拟数据。 下图显示了带有测试和 CAE 数据的虚拟原型装配 (VPA) 设置。
我们如何根据仿真结果创建 VPA 组件库？
您已经确定，虚拟原型装配 (VPA) 具有专用设置，包括标准化模板和映射表以及一组组件，允许通过测试或仿真创建完整的 Simcenter Testlab 模型。
下面是使用来自 Simcenter 3D 的 OP2 文件的组件过程。 得益于自动点映射和模板的使用，从 OP2 文件到 VPA 数据库条目的发布时间不到 1 分钟。
耦合测试/CAE 数据的应用案例的小魔力来了
本部分的重点是评估和改善车辆的道路噪声性能。 对四个目标位置的总噪声水平进行了分析，结果表明最高响应谱水平出现在 300-400 Hz 之间，其中两个峰值位于 300-340 Hz 范围内。
驾驶员的耳压被分解为每个轮胎的部分贡献，其中左前轮胎被确定为主要成分。 进一步分解左前轮胎每条路径的部分贡献表明直接 RX DOF 是主要路径。 分析该路径中的装配接触力和传递频响函数表明，在有问题的 300-400 Hz 范围内，高力水平与相对较高的传递灵敏度重叠。
更深入地挖掘，对各个身体附着点的噪声贡献进行了排名。 很明显，刺激车辆前部的力是引起感兴趣峰值的主要原因。 副车架连接点和安装在车身上的直接悬架支柱都会对道路噪音产生重大影响。
如果我们退一步思考我们所取得的成就，就会发现这是非常了不起的。 我们使用的工作流程涉及在虚拟装配中将测量数据与模拟结果相结合，这看起来几乎就像魔术一样。 它使我们能够精确地识别装配体的关键区域，并且创建该装配体的工作量只需几分钟。 但我们不会就此止步。 一旦确定了关键区域，我们将进一步确定解决该问题的最佳方法。
敏感性分析
通过这个工作流程，我们能够在几分钟内快速测试各种替代方案。 通过对组件（刚度、阻尼等）进行相当大的更改，我们可以立即评估该组件是否会影响结果。 高效的整体工作流程允许在短时间内筛选大量变体。
通过考虑上述车身附件贡献的结果，我们将我们的调查直接针对副车架和前支柱安装座。 我们的目标是评估这些组件如何影响道路噪声性能。
为了评估副车架，我们测试了三种不同的修改：增加刚度、增加阻尼和降低刚度。
检查这些修改对组件频率响应函数 (FRF) 的影响。 FRF 峰值位置和振幅的变化非常有限，对驾驶员耳朵声压级的影响也非常有限，观察到两个关键峰值降低了约 1.5-2 dB(A)。
接下来，我们将注意力转向前支柱安装座。 通过降低其旋转刚度，我们研究了对驾驶员耳朵声压级的影响。 我们看到这种修改不仅显着减少了目标峰值之一，而且还改善了一些较高频率的峰值。
事实证明，VPA 流程在实施和评估这些修改方面具有高度适应性和高效性。 灵敏度分析的结果凸显了该流程在故障排除和解决车辆 NVH 问题方面的有效性。
您可能也目睹了我提到的一些魔法。 我发现虚拟装配在 NVH 方面所取得的成果令人印象深刻，特别是当结果引导我们直接找到需要解决的车辆关键位置时。 我认为将真实部件与计算机中的虚拟部件结合起来对我儿子印象最深刻的是什么。 图像在那里起了很大的作用。
如果您想进一步探索，请随时使用下面的链接并联系我们。
发现我们的 NVH 预测能力，并了解更多关于 TPA理论 和 虚拟PA 在这些链接中。
想了解更多有关 CAE 测试耦合的信息吗？ 查看下面的博客文章！