通过建立整车NVH模型，结合样车道路实测载荷进行整车的路噪仿真分析，再现了问题频率，利用Altair公司NVH Director的TPA分析方法，找到了引起此问题的主要路径来自后悬架的拖曳臂与车身连接点。经过对拖曳臂衬套刚度的优化，有效降低了此频段下的噪声峰值。通过试制不同刚度样件在整车试验进行了验证，结果表明仿真方案准确有效。
1 概述
狭义地讲，车辆在路面行驶时，路面不平度和轮胎接触产生的碰撞冲击力，经前后悬架传递至车身，车身结构的振动和车内声腔耦合引起噪声问题，我们称之为路噪或路噪的结构声。本文研究的内容仅局限在结构声的诊断和优化。
路噪性能是整车NVH的最主要性能之一。随着动力总成噪声和风噪的不断改善，路噪问题逐渐凸显，客户最容易感知和提出抱怨。在整车的工程开发阶段，通过建立较准确的整车有限元模型，经过整车模态的基本标定，施加基于不同路面、不同车速下轴头载荷进行整车路噪模拟计算。使用Altair NVH Director强大的传递路径分析（Transfer Path Analysis，TPA）功能，快速准确地辨识出对问题频率的最主要贡献路径，并指明了问题产生的主要原因。使用此模块功能，对不满足目标的结果或样车出现的路噪问题进行优化改进，可快速有效地提供解决方案，减少后期NVH调教次数、缩短整个项目开发周期，节约研发成本。
2 整车建模和模态分析
整车模型包括以下几部分：内饰车身（TB）、前后悬架、动力总成、排气系统、车轮及制动系统等。为了保证模型的准确性和精度，通常需要进行整车的模态分析，判断各系统模态合理性，后期样车出来后可进行相关的试验更精准地进行模型的校验。
2.1 整车模型装配
将已建好并经过校验的各子系统通过连接单元（衬套、刚性单元等）装配，形成整车的有限元模型。见图1。
图1 整车的装配模型图
2.2 整车模态分析
为了校验模型，整车模态计算的频率上限通常在40Hz以下。本次分析中主要的整车模态分布如表1。
表1 主要的整车模态值
3 基于轴头载荷的整车路噪计算
在样车的实际路噪测试中，发现驾驶员和后排乘员在220Hz附近均存在很大峰值，见图2所示。
图2 整车路噪测试后排噪声频谱图
为了能降低该频率下幅值，需要在CAE模型中再现此问题并制定对策方案。因此，使用该测试工况下，四个车轮轴头的加速度载荷施加在整车模型上进行路噪的仿真。此计算称之BASE方案。
3.1 载荷工况的定义
实测的加速度曲线如图3所示。使用HyperMesh中Utility的TABLE Create功能，导入四个轴头的加速度幅值和相位数据（包括X、Y、Z三方向）。利用SPCD和SPC定义强迫运动的分析工况，部分参数参见图4。
图3 轴头的各向加速度测试数据
图4 计算文件部分参数数据
注：在整车模态分析模型基础上，添加车内声腔模型，形成整车路噪仿真模型。
3.2 路噪仿真结果
将计算结果（pch文件）导入HyperView，绘制驾驶员内耳和后排乘员内耳的声压频谱曲线，并将纵坐标转化为dB（A）。见图5。
图5 BASE路噪计算结果
4 基于NVH Director的路噪优化分析
本案例车型的后悬架是多连杆独立悬架，存在多条路径影响整车的路噪性能。借助Altair的NVH Director的TPA分析功能，就可快速准确识别贡献最大的路径，并判断是NTF、动刚度还是输入载荷的问题。从而进行有效的整改。TPA的基本方法就是如下的公式，其更详尽的工作原理可参考文献[1]。
4.1 TPA仿真结果
针对驾驶员（DRE）和后排乘员（RERI）在220Hz附近的响应峰值，进行了TPA的分析，结果如下图6，7所示。
图6 驾驶员耳旁响应TPA结果
图7 驾驶员耳旁响应TPA结果
从传递路径分析看，前排响应和后排响应在220Hz左右均是拖曳臂Y向路径贡献最大（整车坐标系Z向）；后减震器Z向路径（整车坐标系Z向）为次要路径；后拖曳臂Y向传递路径中，力的贡献量又最大，为此改变拖曳臂衬套刚度，计算整车路噪响应，验证220Hz左右是否下降。
4.2 拖曳臂衬套刚度降低仿真验证
通过对标，发现本案例车型的拖曳臂衬套刚度明显偏硬，在模型中将Y向刚度由4000N/mm调整为1400N/mm，重新计算验证改进效果。从对比结果看，拖曳臂衬套刚度改为对标车后，前排和后排220Hz左右峰值降低7dB，效果显著。见图8。
图8 优化后的响应结果对比
4.3 拖曳臂衬套刚度降低试验验证
对供应商提供的刚度降低衬套进行实车验证，试验结果表明在驾驶员和后排乘员，因为轮胎声腔模态引起的响应峰值有明显下降，主观评价感受也有明显改善。见图9。
图9 优化后的试验结果对比（蓝色是BASE，红色是优化后）
5 结论
针对公司某款在研车型样车阶段的试验中出现了220Hz左右的明显路噪问题。通过建立整车模型，并使用基于实测的轴头载荷进行整车路噪仿真分析，再现试验问题频率。应用Altair NVH Director的强大的TPA分析方法，找到产生问题的主要路径，并通过降低后拖曳臂衬套刚度解决了问题。实车试验验证了优化方案的有效性，并证明了仿真的准确性。
NVH Director作为Altair公司的创新型整车NVH解决方案，在国内外主机厂得到了广泛应用。其强大的整车建模、整车各工况流程化定义和结果的故障诊断（模态、节点、面板贡献量分析、能量流分析、TPA分析、集成诊断等）功能在整车NVH分析和优化中发挥了重要作用。
6 参考文献
[1]Altair Hyperworks Help/Engineering Solutions/NVH Post-Processing
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