基于阻尼特性鲁棒性的车身NVH性能设计

发布时间：2017-10-05 06:42

  本文关键词：基于阻尼特性鲁棒性的车身NVH性能设计

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【摘要】：随着中国汽车行业的发展,中国汽车人均保有量逐年上升,影响消费者购买汽车的因素发生了较大的变化,主要体现在汽车安全性、舒适性和环保节能这几大方面。其中舒适性是近年来影响消费者购车的主要因素,因此深入研究汽车NVH性能的设计仍然是提高汽车竞争力的有效方式。根据消费者问题反应和OME统计数据,同一批次量产的车型的NVH性能不一致,有些甚至超出工程师设计的指标。阻尼片作为控制汽车NVH性能主要的有效方式,其阻尼特性随着温度、频率和制造厚度不确定性而变化。有数据表明这是汽车NVH性能出现鲁棒性的主要原因。为了能在汽车设计初期较好地控制这种鲁棒性,本文提出了一种基于阻尼片特性鲁棒性的汽车NVH性能设计方法。1.建立阻尼材料四因子模型。阻尼材料的阻尼特性是随着温度和频率变化的,本文采用四因子导数模型表达阻尼特性的鲁棒性。先采用麦夸特法来拟合四因子模型,然后采用蒙特卡洛方法对阻尼损耗因子分布规律进行求解,建立损耗因子概率密度函数,为后面的汽车NVH性能鲁棒性设计提供阻尼特性随机变量分布模型。2.整车模型建立及验证。本文以某MPV为案例进行基于阻尼片特性的车身NVH性能设计,先建立Trimbody模型;为了验证模型的准确性,对Trimbody模型加载怠速工况底盘各硬点加速度,并将试验和仿真结果作对比,经验证后的有限元模型精度满足工程要求。3.确定阻尼片的布局。传统的阻尼片布局常采用试验测试振动大的钣金区域,其缺点是不能在设计阶段预测及设计阻尼片。本文采用模态应变能叠加法确定需要铺设阻尼片的钣金,模态应变能叠加法是一种基于模态仿真的方法,能在初期设计阶段预测较好的阻尼材料的布局。先对整车模型进行模态分析并抽取选定钣金的低阶模态;关注模态应变能高的车身区域并对高应变能区域进行阻尼铺设处理;仿真预测车内噪声级别,如果噪声级别满足设计要求则确定阻尼片布局方案,否则重新抽取选定钣金的低阶模态。4.鲁棒性优化设计。以阻尼片厚度为设计变量,以材料损耗因子为随机变量,以车内驾驶员、中排中间乘员和后排中间乘员耳朵处声压值曲线积分为约束函数,阻尼片质量作为目标函数,运用组合优化方法遗传算法(GA)和序列二次规划法(SQP)组合进行鲁棒性优化设计,在保证车内声压级水平的条件下降低车辆噪声的波动性。为了验证鲁棒性优化后的阻尼铺设效果,对铺设鲁棒性优化前后的布局方案车型在怠速关空调工况进行仿真噪音分析,对比优化前后驾驶员、中排中间乘员和后排中间乘员耳朵处噪音。本文通过先后建立阻尼材料四因子模型、建立及验证整车有限元模型、确定阻尼片的布局,对某MPV进行基于阻尼特性鲁棒性的车身NVH性能设计,研究成果具有重要的工程意义。
【关键词】：阻尼片 四因子模型 麦夸特算法 制造稳健性 车内噪声
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.82
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题的研究背景和意义12-14
• 1.1.1 课题的研究背景12-13
• 1.1.2 课题的研究意义13-14
• 1.2 国内外相关领域研究历史和现状14-16
• 1.2.1 阻尼材料的研究历史14
• 1.2.2 国内外阻尼材料数学模型研究现状14-15
• 1.2.3 国内外阻尼层结构优化设计研究现状15-16
• 1.3 本文研究思路16
• 1.3.1 问题的提出16
• 1.3.2 研究思路16
• 1.4 论文结构及创新点16-18
• 1.4.1 论文结构16-17
• 1.4.2 主要创新点17-18
• 第2章 阻尼片模型布置及参数优化方法18-27
• 2.1 引言18
• 2.2. 基于拓扑优化法的阻尼材料布局优化设计18-22
• 2.2.1 模态结构损耗因子求解方法18-19
• 2.2.2 基于结构模态损耗因子阻尼材料拓扑优化设计方法19-20
• 2.2.3 基于简谐激励的阻尼材料布局拓扑优化设计方法20-22
• 2.3 基于模态应变能叠加法的阻尼材料布局优化设计22-23
• 2.4 阻尼片参数优化方法23-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 阻尼材料数学模型建立27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 阻尼材料数学模型27-28
• 3.3 麦夸特算法28-29
• 3.4 阻尼片制造特性统计29-33
• 3.4.1 阻尼材料特性测试29-31
• 3.4.2 阻尼材料特性及其数学模型参数特性统计31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 阻尼片布局优化34-42
• 4.1 引言34
• 4.2 有限元建模及验证34-38
• 4.2.1 有限元网格划分34-35
• 4.2.2 材料属性35
• 4.2.3 几何属性35-36
• 4.2.4 有限元模型验证36-38
• 4.3 阻尼片布局优化38-41
• 4.3.1 车身结构模态理论38
• 4.3.2 车身模态仿真分析38-39
• 4.3.3 基于结构模态应变能叠加法的阻尼片布局优化39-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第5章 基于响应面法的车身NVH性能建模42-55
• 5.1 引言42
• 5.2 试验设计42-47
• 5.2.1 全因子试验设计43-44
• 5.2.2 正交试验设计44-45
• 5.2.3 均匀试验设计45-46
• 5.2.4 中心组合试验设计46
• 5.2.5 拉丁超立方试验设计46-47
• 5.3 响应面基本理论47-50
• 5.4 响应面精度评价50-52
• 5.5 基于响应面的车身NVH性能建模52-54
• 5.5.1 响应面变量的选择52
• 5.5.2 建立响应面近似模型52-53
• 5.5.3 响应面精度分析53-54
• 5.6 本章小结54-55
• 第6章 基于阻尼特性鲁棒性的车身NVH性能设计55-63
• 6.1 引言55
• 6.2 鲁棒性优化设计原理简介55-56
• 6.3 车身NVH性能鲁棒性优化步骤56-57
• 6.4 车身NVH性能鲁棒性优化设计57-61
• 6.4.1 变量的选取57
• 6.4.2 建立鲁棒性优化模型57-58
• 6.4.3 鲁棒性优化和结果分析58-61
• 6.5 本章小结61-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 附录A 攻读学位期间所发表的专利69

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本文编号：975352