LMS Test Lab在整車(chē)路面載荷提取中的運用
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隨著(zhù)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車(chē)的乘坐舒適性能如噪聲和振動(dòng)常常成為區分汽車(chē)好壞最為直接的重要因素之一。乘用車(chē)低頻噪聲問(wèn)題一直是目前設計和控制的難點(diǎn)，路面噪聲通?？梢苑譃閮深?lèi)，一是輪胎與路面相互作用直接輻射進(jìn)車(chē)內的噪聲，稱(chēng)為直接路面噪聲；二是由于路面激勵，通過(guò)懸架系統引起車(chē)身振動(dòng)而產(chǎn)生的結構輻射噪聲，稱(chēng)為間接路面噪聲。由路面激勵引起的結構噪聲已成為現代汽車(chē)日益關(guān)注的焦點(diǎn)。
汽車(chē)受路面激勵力的作用，通過(guò)不同的傳遞路徑引起車(chē)身結構的振動(dòng)，從而向車(chē)內輻射大量噪聲。為了有效的控制和分析路面噪聲，通常需要進(jìn)行路面噪聲傳遞路徑分析，可以通過(guò)傳遞路徑試驗分析，也可以通過(guò)CAE仿真分析，以確定每條路徑對目標點(diǎn)（車(chē)內噪聲）的貢獻量，從而為汽車(chē)低噪聲產(chǎn)品設計和控制提供強有力的指導方案。目前CAE仿真已成為解決NVH最為便利和快捷的分析方法，為了確保分析結果的準確度，在進(jìn)行CAE仿真過(guò)程中，需盡可能的采用與實(shí)際相近的輸入條件。通常需要結合試驗測量分析方法來(lái)獲取激勵力，從而保證輸入條件的真實(shí)性。針對輪胎噪聲仿真分析，通常需要懸架與車(chē)身接點(diǎn)處的激勵力，加載于整車(chē)有限元分析模型，進(jìn)行結構噪聲分析。
2 基本思想
通常進(jìn)行路面載荷提取的試驗及求取流程如下圖所示：
圖1 路面載荷提取流程圖
在對試驗工況數據進(jìn)行主分量分析后，可以建立傳遞路徑分析模型，在分析模型中提取激勵力。激勵力的獲取方法主要有直接測量法、動(dòng)態(tài)復剛度法、逆矩陣法及激勵點(diǎn)反演法四種。如果主動(dòng)方和受動(dòng)方是剛性連接或者彈性連接但彈性元件的剛度相對于主、受動(dòng)雙方的局部剛度較大，耦合元件的變形相對于其周?chē)Y構的變形不夠大，就不適合使用動(dòng)態(tài)復剛度法測量耦合激勵力，因此本次試驗采用矩陣求逆法。為了避免矩陣奇異值分解時(shí)產(chǎn)生數值分解問(wèn)題，并使估計出的耦合激勵力更加精確, 應使參考自由度數不小于耦合激勵力數(傳遞路徑數)。
在使用矩陣求逆法時(shí)還應注意：參考自由度須取在被動(dòng)方，盡量分布在耦合點(diǎn)附近。測量傳遞函數時(shí)，主動(dòng)方應在各耦合點(diǎn)處與受動(dòng)方解耦并從耦合點(diǎn)移走，以消除激勵源耦合的影響。
3 試驗測量及分析過(guò)程
3.1 試驗條件及準備
試驗通常分兩部分：
一、工況數據測量：測量車(chē)輛在實(shí)際工況下各指示點(diǎn)的振動(dòng)加速度及目標點(diǎn)的聲壓。試驗路面為粗糙路面，路面四周空曠，背景噪聲應比被測噪聲低15dB(A)以上。本次試驗時(shí)，車(chē)輛從60km/h 進(jìn)入粗糙路面后空檔滑行至40km/h，記錄該車(chē)速區域內各指示點(diǎn)的振動(dòng)加速度及車(chē)內目標點(diǎn)的聲壓時(shí)間歷程。
二、傳遞函數測量：測量各個(gè)傳遞路徑到目標點(diǎn)的振—聲傳遞函數（全局傳函），以及傳遞路徑激勵力到各個(gè)指示點(diǎn)間的加速度響應傳遞函數（局部傳函）。試驗前拆除車(chē)輛懸架主動(dòng)端部分（車(chē)輪總成），將車(chē)輛用軟橡皮繩吊掛，使車(chē)輛處于自由狀態(tài)。采用力錘單點(diǎn)激勵多點(diǎn)響應的方法進(jìn)行傳遞函數測量，試驗中需要必要的輔助夾具，便于敲擊及傳感器安裝。
測點(diǎn)安裝與布置：指示點(diǎn)選在懸架系統被動(dòng)端鏈接處，每個(gè)接點(diǎn)處布置兩個(gè)及兩個(gè)以上的三向加速度傳感器；目標點(diǎn)布置于車(chē)內駕駛員及乘員外耳處（靠近車(chē)窗側）。測點(diǎn)布置及安裝示意圖如下圖所示：
圖2 指示點(diǎn)布置及安裝示意圖
圖3 傳遞函數測點(diǎn)時(shí)敲擊點(diǎn)示意圖
圖4 車(chē)內目標點(diǎn)布置及安裝示意圖
在進(jìn)行傳遞路徑載荷提取前，首先要檢查試驗數據，通常運用工作變形分析（ODS）來(lái)檢查試驗數據的一致性，以此來(lái)判斷試驗數據是否可取。另外通過(guò)工作變形分析還可以及時(shí)了解和分析結構（如前副車(chē)架和后托架）的動(dòng)態(tài)特性。
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