CAE在汽车NVH问题中的应用（长文）

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近年来，CAE在汽车NVH开发过程中发挥着越来越重要的作用。随着计算机功能的日新月异，车体有限元模型愈发详细。现在，利用百万级节点的模型进行固有值解析及频率响应计算已成为日常开发工作的内容（晚上计算，白天分析处理）。在短时间内可以对多种设计方案进行分析评估和改进，从而大大加快了产品开发的进程。以往需要20数月的新车开发周期已降为现在的10来月。马自达的一款新车只用了9个月。此外，过去需要在开发过程的数个节点上实际作出样车进行试验，现在由于机上试验的应用，只需一两次样车试验，从而大大地节省了开发成本。

目前，CAE在汽车NVH中的应用几乎涵盖车辆开发的各个方面。以下是几个典型的应用举例。

车辆的低频振动问题（<10Hz)。 直接影响乘车舒适性能。例如，起动，停止，加速过程中由于驱动转矩的变化而产生的前后加速度问题。极低频的振动问题往往又与车辆的操纵安定性相关联。对于这些问题可以用NASTRAN从频域着手研究，但更多的是用诸如ADAMS的机构解析软件从时域入手研究。

怠速振动及高速行走中的摇动（10-30Hz). 这时一对相互矛盾的问题，都与发动机弹性支撑有关，但却对其有着相反的要求。怠速振动是发动机燃烧振动引起的。降低弹性支撑的刚性，可以有效地遮断该振动向车体的传播。另一方面，高速行走中的摇动（shake）是由于轮胎旋转不平衡力而引起的。当旋转1次成分与发动机刚体振动模态相吻合时，会产生强烈的振动。提高发动机弹性支撑的刚性有利于减少该振动。解析方法主要是建立车体及悬架系统的FEM模型，研究从发动机加振及从轮胎加振时车体的振动频率响应。在此，引入优化设计软件（如iSight)，对弹性支撑的几何布局及刚性，阻尼进行优化。

路面噪声（road noise)。 车辆行驶中，不平整的路面是一个随机加振源，引起悬架系统及车体各部分的振动，产生噪声（50-500Hz)。CAE方法是建立详细的车体模型（trimmed body)，作结构-声场连成解析，分析主要的噪声传递途径，以图改进。

车闸异响。车闸低频异声（groan,moan, 20-200Hz)及高频翘啸叫（squeal, 1KHz-8KHz)问题是近年受关心的话题。据说丰田汽车每年花在车闸异音对策上的钱达数百亿日元之巨。解析研究方法是，用机构解析软件（ADAMS)建立车闸回转件的摩擦模型以分析低异音问题。用有限元方法分析高频啸叫问题（主要是做复固有值解析）。

齿轮噪声。用有限元方法进行传递误差分析。

纵观CAE在车辆NVH开发中的应用，可以看到以下趋势：

模型越来越详细，规模越来越大。因而，对计算方法及硬件提出了更高的要求。
混合解析方法（hybrid analysis)。在机构解析中引入弹性部件以及控制元件，流体与构造的连成解析，有限元方法与统计能量分析方法（SEA)的结合，等等。
越来越倾向于从建立全系统模型入手来进行研究。部品层面的解析在设计者中逐渐普及。
从开发后期的验证逐步向前期方案论证倾斜。

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