基于LMS Virtual.Lab的排氣系統振動性能優化

作者：時間：2013-04-09 來源：網絡

加入技術交流群
- 掃碼加入
  和技術大咖面對面交流
  海量資料庫查詢

1 前言

車身的振動會通過座椅、地板和方向盤傳遞到車內駕駛員和乘客，同時車身的振動也會通過車身壁板等輻射出去產生車內噪聲。排氣系統是動力總成振動激勵源傳遞到車身的重要路徑，所以控制傳遞到車身的激勵是排氣系統振動控制的最重要目標之一。

排氣系統振動優化分析流程主要如下：1）建立有限元模型；2）計算排氣系統模態；3）LMS Virtual.Lab中導入FE模型和模態計算文件；4）定義激勵力和輸入輸出點；5）計算排氣系統傳遞到車身的激勵；6）優化；7）重新校驗排氣系統傳遞到車身的激勵。

2 模型建立

newmaker.com
圖1 排氣系統等有限元模型

為了提高建模及計算速度，首先建立排氣系統、動力總成、懸置系統及副車架有限元模型，如圖1所示。其中動力總成和排氣系統懸置用CBUSH單元表示，剛度值為測試值。動力總成質心、質量及轉動慣量數據通過轉動慣量測試臺測試得到。排氣系統掛鉤用CBEAM單元表示。

3 排氣系統振動分析

建立好模型后，通過NASTRAN計算得到整個系統的模態分析結果。在LMS Virtual.Lab中導入FE模型和模態結果文件，并在動力總成質心激勵點添加動力總成理論激勵，如圖2所示，并將輸出點定義為所有排氣系統懸置車身側振動響應。

newmaker.com
圖2 4缸發動機動力總成2階激勵

newmaker.com
圖3 排氣系統輸入輸出點定義

newmaker.com
圖4 排氣系統懸置車身側三向加速度響應曲線

通過基于模態的力激勵響應分析，得到排氣系統懸置車身側加速度響應曲線，如圖4所示。可以看出，排氣系統在33-200Hz之間動力總成二階激勵對排氣系統懸置車身側產生了若干峰值激勵。這些激勵可能與車身地板模態共振，并引起地板較大的激勵響應。通過測試車內聲壓并對聲壓響應進行階次分解，得到如圖5所示曲線，可以看出在1400rpm（2階47Hz）、2320rpm（2階77Hz）和3133rpm（2階104Hz）出現與二階激勵相關的峰值激勵。對照圖4排氣系統懸置車身側加速度響應曲線可以初步判斷，動力總成激勵可能在46Hz和101Hz附近通過排氣系統掛鉤激勵車身地板，進而引起車內噪聲峰值過大。