基于CAE的某轿车车身NVH性能分析研究

论文摘要

目前汽车行业竞争日趋激烈,新车型更新换代的速度在很大程度上取决于白车身的设计。车身的结构分析不仅赋予汽车设计新的特点,促进了现代汽车设计新趋势的形成,而且已经成为汽车结构设计中最有意义的内容。以往设计一个车型往往要经过几年时间,制造上百辆样车进行试验才能满足设计需求,因此设计周期长、设计消耗大。现代轿车设计中,由于采取了很多先进设计思想和设计手段,完成设计的周期已大大降低,设计需要的样车也大幅度减少,很大程度上提高了新车型的设计开发效率。尤其是当今轿车NVH性能越来越受到顾客重视,汽车噪声振动的控制问题显得日益重要。在新车型设计阶段,对汽车车身NVH性能进行准确预测和分析,是缩短产品开发时间的必要步骤。有限元技术是计算机辅助工程(CAE)的关键技术,通过在新车型开发阶段对车身有限元模型的NVH性能进行CAE9析,可以大大缩短新车型的研发时间,大大节约研发经费。本文采用有限元方法对车身NVH性能作了初步探讨,主要内容及成果如下：(1)分析了有限元法和模态分析的基本理论并介绍了相关的CAE分析软件,对白车身进行了结构模态计算分析,并针对计算得出的问题提出了有效的解决方案。(2)通过分别对扭转工况和弯曲工况的设定,计算得到了白车身弯曲刚度和扭转刚度,以及车身主要开口变形量,并对车身静刚度计算结果进行了评价。(3)通过对白车身关键装载点施加动态激励,对其原点动刚度进行了计算分析。(4)对车身振动传递函数进行了计算分析,并针对后排座椅安装点Z向响应大的问题提出了有效的解决方案。(5)计算得到车身的空腔声学模态,并对其声压分布情况及振型进行了分析。本文的突出之处是对车身结构NVH性能运用CAE手段进行了多角度的计算分析,因此具有重要的理论意义和使用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 轿车车身结构研究
• 1.2.2 汽车NVH性能研究
• 1.3 本文的主要研究内容和意义
• 2 白车身结构模态分析
• 2.1 背景介绍
• 2.2 白车身结构
• 2.3 有限元法基本理论
• 2.3.1 有限元方法的基本思想
• 2.3.2 有限元分析在汽车行业的应用
• 2.4 模态分析的理论基础
• 2.4.1 结构模态分析的基本理论
• 2.4.2 模态的提取方法
• 2.5 相关软件介绍
• 2.5.1 Altair HyperMesh软件简介
• 2.5.2 NASTRAN求解器简介
• 2.5.3 HyperView后处理软件简介
• 2.6 白车身模态计算分析
• 2.6.1 白车身结构模型简介
• 2.6.2 网格质量检查
• 2.6.3 模态计算结果及分析
• 2.7 提高白车身一阶固有频率的改进方案
• 2.8 本章小结
• 3 白车身刚度分析
• 3.1 背景介绍
• 3.2 轿车车身静刚度指标
• 3.2.1 轿车车身扭转刚度
• 3.2.2 轿车车身弯曲刚度
• 3.2.3 轿车门窗开口变形法
• 3.3 轿车车身静刚度模拟计算分析过程
• 3.3.1 轿车车身扭转刚度模拟计算
• 3.3.2 轿车车身弯曲刚度模拟计算
• 3.4 本章小结
• 4 车身关键装载点动刚度分析
• 4.1 背景介绍
• 4.2 理论基础
• 4.2.1 动刚度与Mobility
• 4.2.2 Mobility与隔振
• 4.3 主要装载点动刚度分析
• 4.3.1 装载点分布
• 4.3.2 车身关键装载点动刚度计算及分析
• 4.4 改进方案
• 4.5 本章小结
• 5 车身振动传递函数分析
• 5.1 背景介绍
• 5.2 理论基础
• 5.3 激励点和响应点分布
• 5.4 振动传递函数计算及曲线分析
• 5.5 增添阻尼板后对后排座椅安装点响应的改善
• 5.6 本章小结
• 6 车室空腔声学模态分析
• 6.1 背景介绍
• 6.2 车室声腔模态分析理论
• 6.3 空腔声学模态分析
• 6.3.1 模型简介
• 6.3.2 声腔自由模态分析
• 6.4 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 8 参考文献
• 9 攻读硕士学位期间发表论文及专利情况
• 10 致谢