Hypermesh在動力總成懸置系統NVH改進中的應用

張興，王方，彭宜愛

Hypermesh在動力總成懸置系統NVH改進中的應用

張興，王方，彭宜愛

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以一款MPV車型整車NVH中特定工況下噪聲優化改進為例，介紹運用Altair公司的Hypermesh軟件對懸置支架進行建模分析，確定懸置支架結構設計缺陷，并根據分析結果進行結構優化再分析。通過改進實物驗證表明該軟件有利于快速改進懸置支架零部件結構在NVH性能中的設計缺陷，并為后續此類零部件結構設計提供思路。

懸置；支架；NVH；Hypermesh

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-152-03

概述

隨著汽車工業的快速發展和人們生活水平的提高，消費者對于汽車舒適性的要求越來越高，整車NVH性能越來越被消費者重視。而作為整車重要噪聲源的動力總成的隔振技術已上升為汽車研發的核心技術[1]。

動力總成懸置系統中懸置支架作為連接懸置與動力總成的關鍵零部件，除了要承受動力總成復雜的力和力矩，保證結構強度外，還需要保證懸置支架在動力總成工作過程中產生共振，進而影響整車噪聲。因此，懸置支架設計是動力總成懸置系統設計的重要內容之一[2]。

本文以一款MPV車型整車NVH特定工況下噪聲優化改進為例，利用Hypermesh軟件對懸置支架進行建模分析，并根據分析結果結合CAD模型進行優化再分析，然后通過優化樣件測試確認改進效果。

1 懸置支架NVH問題確認

該款MPV車型整車NVH測試過程中勻速40kph駕駛員內耳聲壓級為58.5dB（A），超出設計指標58dB（A）。通過動力總成懸置支架測點數據勻速40kph后懸置振動頻譜圖（圖1）對比發現，后懸置主動支架對550Hz的頻帶進行了放大，對應該工況下駕駛員內耳噪聲頻譜圖（圖2）550Hz峰值。同時根據對后懸置主動端支架的頻響測試（圖3），發現后懸置支架X向存在550Hz模態。從而確認后懸置主動端支架是此工況下駕駛員內耳聲壓級的貢獻之一。

圖1 后懸置支架主動端振動頻譜圖

圖2 勻速40kph駕駛員內耳噪聲頻譜圖

圖3 后懸置支架主動端頻響圖

2 后懸置支架模態分析

2.1 網格劃分

HyperMesh 是一個高質量高效率的有限元前處理軟件，其強大的幾何清理功能可以方便靈活的對幾何模型進行清理和優化，高質量的網格劃分技術可以快速有效的完成實體模HyperMesh 是一個高質量高效率的有限元前處理軟件，其強大的幾何清理功能可以方便靈活的對幾何模型進行清理和優化，高質量的網格劃分技術可以快速有效的完成實體模型的二、三維網格劃分，先進的網格變形技術可直接更改現有網格，無需重構模型即可實現新的設計。HyperMesh 的上述特點在很大程度上提高了 CAE 建模的效率和質量， 以便工程師把更多的精力放在后續對產品本身性能的研究和改進上，從而大大縮短整個設計周期[3]。

圖4 后懸置支架2D面網格

后懸置支架由沖壓鈑金焊接構成，通過抽取3D模型各鈑金中性面，劃分2D網格。然后通過賦予各2D面網格Properties，從而生成實體網格。劃分網格的時需要將各部分沖壓件分別單獨劃分網格，再利用rbe2模擬各沖壓單件焊接關系。劃分的網格如圖4所示。

2.2 材料與屬性

后懸置支架材料為SHPC及20號冷軋鋼管，模型為均勻各向同性材料，其參數詳見表1所示，各2D網格賦予屬性后生成的實體網格如圖5所示。

表1 后懸置支架材料屬性

2.3 約束與加載

在動力總成側各安裝點處建立重復點，通過Cbush加載彈性連接連接后懸置支架動力總成側安裝點與此處建立的重復點，并約束重復點6各方向自由度，從而模擬后懸置支架實車中與動力總成的連接關系。

圖5 后懸置支架3D實體網格

2.4 模態分析

建立分析步，利用Hypermesh Radioss求解器分析后懸置支架得到后懸置支架前6階模態如表2所示。

表2 原后懸置支架前6階模態

通過原后懸置支架前6階模態發現，一階模態548Hz，同時對比圖6后懸置支架一階振型，發現一階振型為X向平動，與實車后懸置支架頻響測試符合。從而驗證此分析結論的正確性。

圖6 原后懸置支架一階振型

3 后懸置支架設計優化

3.1 設計優化及分析

通過對原后懸置支架一階振型分析，發現兩加強板與兩安裝支板搭接不足，搭接位置離動力總成側固定點果園，導致后懸置支架下側位移大，模態較低。結合后懸置支架間隙及裝配環境，針對以上問題對后懸置支架進行優化，兩種優化方案如表3所示，圖7是各方案對應的幾何模型。

表3 原后懸置支架前6階模態

圖7 后懸置支架優化各方案模型

分別對優化方案按照原方案分析方法進行模態分析得出兩方案一階模態分別為602Hz（方案1）,653Hz（方案2）。因此選取方案2進行改進驗證，此方案較原后懸置支架1階模態提升105Hz。

3.2 設計優化驗證

將優化樣件更換原試驗車輛，分別測試3G加速工況及勻速40kph工況下整車駕駛員內耳側聲壓級及后懸置支架振動情況，從圖8 3G加速后懸置支架振動響應圖可以看出，550Hz共振帶消失，同時對比勻速40kph改進前后駕駛員內耳總聲壓級降低0.8dB（A）,達到設計要求。后懸置支架550Hz振動較原設計明顯減小，如圖9所示。

圖8 3G加速更換后懸置主動支架振動對比

圖9 勻速40kph 后懸置支架聲音和振動對比

4 結束語

通過Hypermesh軟件，建立懸置支架分析模型，利用Radioss求解器進行模態分析，驗證實車NVH測試問題，并通過分析結果找出設計缺陷及改進方向，然后對設計方案進行優化，最終對優化方案進行模態分析，最終對改進方案進行實車驗證。從而快速準確的解決懸置支架NVH問題，避免了懸置支架NVH改進過程中的盲目性，并縮短了改進周期。

[1] 龐劍,諶剛,何華.汽車振動與噪聲-理論與應用[M].北京：北京理工大學出版社,2006.

[2] 唐因放.景逸汽車動力總成懸置支架的優化設計.汽車技術,2009(4)∶34-36.

[3] 王鈺棟等.HyperMesh＆HyperView應用技巧與高級實例[M].北京∶機械工業出版社,2012.

Application of Hypermesh in NVH improvement of powertrain mount system

Zhang Xing, Wang Fang, Peng Yiai
（Anhui Jianghuai Automotive group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

In this paper, an example of the noise optimization improvement in the NVH of a MPV vehicle is introduced, using the Hypermesh software of Altair Company to analyze the suspension bracket, to determine the structural design defect of the suspension bracket, and to analyze the structural optimization according to the analysis result. The improved physical verification shows that the software is propitious to improve the design defects of the structure of the suspension bracket parts in the NVH performance, and to provide some ideas for the structural design of these parts.

Mount; Bracket; NVH; Hypermesh

U467

A

1671-7988 (2017)16-152-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.053

張興，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。