1 引言

       路面振动噪声性能是消费者最为关注的产品性能之一。在设计前期通过CAE技术对路噪性能进行把控，是解决路噪问题、提升产品品质的有效手段。在实车试验前开展虚拟样车验证工作，可减少后期整改问题，缩短产品的研发周期。本文结合Altair公司开发的轴头力激励路噪仿真分析工具，通过“试验”和“仿真”相结合的方法，基于实车采集的转向节点加速度响应和仿真得到的轮心到测试点的传函，提取轮心力，进行了特定工况下的整车路噪仿真分析及优化。

       通过轴头力激励进行路噪仿真的分析方法不需要提供模态轮胎仿真模型，克服了模态轮胎建模的技术瓶颈，Altair公司开发的轴头力激励路噪仿真分析工具已在国内外多家主机厂推广运用，是一款易于掌握、使用方便的流程化工具，通过运用此工具能有效的在数字样车设计阶段，评估样车路噪响应水平，针对关键风险点提出优化建议。

2 轴头力提取原理

       提取轴头力载荷Gf时，首先需要通过测试获取转向节加速度Ga，以及通过CAE模型仿真计算获取轴头到转向节的传递函数TF。轴头力载荷Gf由公式（1）得到
 
       通常，TF是一个长方（矩）阵，不能直接求逆运算，此时采用奇异值分解法（SVD）求广义逆矩阵。在得到Gf之后，为了验证求得的Gf的精度，需用公式（2）计算Gb，
 
       轴头力激励路噪仿真分析工具可以通查看每个通道的Ga、Gb曲线，如图1所示。并且可通过比较Error=RMS（Ga-Gb），排除部分误差较大的通道，再次利用公式（1）重新计算Gf,进而保证Gf的计算精度。
 
       2.1 Ga的获取

       通过测试获取转向节加速度，测试时根据传感器和数采通道的数量确定采集的方式。Altair的轴头力激励路噪仿真分析工具支持三种测试方式：

       （1）前后各转向节分开采集，分四个批次完成。由于各测点非同时测量，需要额外选取一个参考加速度测点作为相位参考；

       （2）前轮转向节（左右两边）同时采集，后轮转向节（左右两边）同时采集，分两个批次完成。由于各测点非同时测量，需要额外选取一个参考加速度测点作为相位参考；

       （3）前轮、后轮转向节同时采集，一个批次完成。

       转向节加速度传感器布置点位置如图2所示，测试道路为粗糙混凝土路面，测试导出的测试数据为特定格式的时域信号即可。
 
       2.2 TF的获取

       轴头到转向节的传递函数TF通过仿真计算获取，计算时，需调整整车仿真模型的悬置状态和动力总成状态，激励点为四个轮心，响应点包括转向节加速度传感器布置位置点、车内的方向盘、座椅的振动响应点、车内噪声响应点，共24个Subcase。

       2.3 载荷的生成

       运用轴头力激励路噪仿真分析工具，如图3所示，只需要输入转向节加速度Ga、轴头到转向节的传递函数TF以及仿真测试匹配文件，即可快速的生成轴头力载荷，由主向量法生成轴头力载荷头文件。
 
3 路噪仿真分析及优化

       3.1 路噪响应结果评估

       通过前期模型标定类测试和仿真对标，驾驶员左耳噪声响应对标结果如图4所示，中排乘客右耳噪声响应对标结果如图5所示。
   
       （1）驾驶员左耳噪声响应仿真结果与测试结果趋势接近，基本落在测试3 Sigema频带范围内；

       （2）中排乘客右耳噪声响应仿真结果与测试结果趋势接近，基本落在测试3 Sigema频带范围内；

       （3）整车噪声仿真模型可以表征实车状态，能够运用整车仿真模型对路噪问题频率做优化；

       （4）在研车型是已上市车型，低频路噪问题较为突出，后续重点对对20-60Hz频段进行诊断优化。

       3.2 路噪仿真分析响应诊断及优化

       NVH Director模块不仅能够方便的进行工况设置，而且包含强大的后处理诊断工具，进而可根据风险点诊断结果，通过仿真优化分析，提出工程可实现化建议。分析及优化流程如图6所示。
 
       3.2.1 峰值问题诊断

       运用NVH Director后处理TPA工具进行驾驶员左耳噪声响应26Hz/42Hz/53Hz峰值诊断：

       （1）26Hz峰值诊断：如图7所示，后扭梁右侧安装点、后扭梁左侧安装点X向为主要路径。
 
       （2）42Hz峰值诊断：如图8所示，后扭梁左侧安装点X向、后扭梁右侧安装点X向为主要路径。
 
       （3）53Hz峰值诊断：如图9所示，后扭梁右侧安装点X向、后扭梁右侧安装点Y向为主要路径。
 
       运用NVH Director后处理GPA工具，查看节点贡献量以及ODS动画、应变能云图：

       （1）26Hz后扭梁右侧安装点X向传函诊断：节点贡献量结果如图10所示，尾门的Pumping振动压迫声腔，导致26Hz处驾驶员外耳噪声响应出现峰值。
 
       （2）42Hz后扭梁左侧安装点X向传函诊断：节点贡献量结果如图11所示，顶棚局部、车门外板局部振动压迫声腔，导致42Hz处驾驶员外耳噪声响应出现峰值。
 
       （3）53Hz后扭梁右侧安装点Y向传函诊断：节点贡献量结果如图12所示，左后侧围内板局部振动压迫声腔，导致53Hz处驾驶员外耳噪声响应出现峰值。
 
       3.3 车身优化方案

       结合节点贡献量分析，ODS动画以及应变能云图结果，对车身结构进行优化。经验证，如图13所示，调整顶棚横梁位置（方案1），加强尾门内外板（方案2和方案3）、前门内外板（方案4）、后侧围内外板搭接（方案5）方案为有效方案。
 
       方案叠加后，优化效果明显：

       （1）驾驶员左耳26Hz附近峰值下降2.5dB（A），42Hz附近峰值下降8.6dB（A），53Hz附近峰值下降3.1dB（A），如图14所示；

       （2）中排乘客右耳53Hz附近峰值下降6.0dB（A），如图15所示；

       （3）后排乘客左耳53Hz附近峰值下降4.9dB（A），如图16所示；
     
4 结论

       通过运用NVH Director模块搭建整车NVH仿真模型，并结合Altair公司开发的轴头力激励路噪仿真分析工具能有效的计算出路面激励工况下的车内响应，其结果与路噪测试结果趋势一致，进而针对路噪问题关键风险点，借助NVH Director后处理诊断及优化工具进行了车身结构的优化分析，并制定了车身结构优化方案，优化效果显著。该分析及优化流程对在研车型路噪水平的控制有很好的借鉴作用，对企业缩短开发周期，节约研发成本有重要意义。