Hypermesh在动力总成悬置系统NVH改进中的应用

张兴，王方，彭宜爱

Hypermesh在动力总成悬置系统NVH改进中的应用

张兴，王方，彭宜爱

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以一款MPV车型整车NVH中特定工况下噪声优化改进为例，介绍运用Altair公司的Hypermesh软件对悬置支架进行建模分析，确定悬置支架结构设计缺陷，并根据分析结果进行结构优化再分析。通过改进实物验证表明该软件有利于快速改进悬置支架零部件结构在NVH性能中的设计缺陷，并为后续此类零部件结构设计提供思路。

悬置；支架；NVH；Hypermesh

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

概述

随着汽车工业的快速发展和人们生活水平的提高，消费者对于汽车舒适性的要求越来越高，整车NVH性能越来越被消费者重视。而作为整车重要噪声源的动力总成的隔振技术已上升为汽车研发的核心技术[1]。

动力总成悬置系统中悬置支架作为连接悬置与动力总成的关键零部件，除了要承受动力总成复杂的力和力矩，保证结构强度外，还需要保证悬置支架在动力总成工作过程中产生共振，进而影响整车噪声。因此，悬置支架设计是动力总成悬置系统设计的重要内容之一[2]。

本文以一款MPV车型整车NVH特定工况下噪声优化改进为例，利用Hypermesh软件对悬置支架进行建模分析，并根据分析结果结合CAD模型进行优化再分析，然后通过优化样件测试确认改进效果。

1 悬置支架NVH问题确认

该款MPV车型整车NVH测试过程中匀速40kph驾驶员内耳声压级为58.5dB（A），超出设计指标58dB（A）。通过动力总成悬置支架测点数据匀速40kph后悬置振动频谱图（图1）对比发现，后悬置主动支架对550Hz的频带进行了放大，对应该工况下驾驶员内耳噪声频谱图（图2）550Hz峰值。同时根据对后悬置主动端支架的频响测试（图3），发现后悬置支架X向存在550Hz模态。从而确认后悬置主动端支架是此工况下驾驶员内耳声压级的贡献之一。

图1 后悬置支架主动端振动频谱图

图2 匀速40kph驾驶员内耳噪声频谱图

图3 后悬置支架主动端频响图

2 后悬置支架模态分析

2.1 网格划分

HyperMesh 是一个高质量高效率的有限元前处理软件，其强大的几何清理功能可以方便灵活的对几何模型进行清理和优化，高质量的网格划分技术可以快速有效的完成实体模HyperMesh 是一个高质量高效率的有限元前处理软件，其强大的几何清理功能可以方便灵活的对几何模型进行清理和优化，高质量的网格划分技术可以快速有效的完成实体模型的二、三维网格划分，先进的网格变形技术可直接更改现有网格，无需重构模型即可实现新的设计。HyperMesh 的上述特点在很大程度上提高了 CAE 建模的效率和质量， 以便工程师把更多的精力放在后续对产品本身性能的研究和改进上，从而大大缩短整个设计周期[3]。

图4 后悬置支架2D面网格

后悬置支架由冲压钣金焊接构成，通过抽取3D模型各钣金中性面，划分2D网格。然后通过赋予各2D面网格Properties，从而生成实体网格。划分网格的时需要将各部分冲压件分别单独划分网格，再利用rbe2模拟各冲压单件焊接关系。划分的网格如图4所示。

2.2 材料与属性

后悬置支架材料为SHPC及20号冷轧钢管，模型为均匀各向同性材料，其参数详见表1所示，各2D网格赋予属性后生成的实体网格如图5所示。

表1 后悬置支架材料属性

2.3 约束与加载

在动力总成侧各安装点处建立重复点，通过Cbush加载弹性连接连接后悬置支架动力总成侧安装点与此处建立的重复点，并约束重复点6各方向自由度，从而模拟后悬置支架实车中与动力总成的连接关系。

图5 后悬置支架3D实体网格

2.4 模态分析

建立分析步，利用Hypermesh Radioss求解器分析后悬置支架得到后悬置支架前6阶模态如表2所示。

表2 原后悬置支架前6阶模态

通过原后悬置支架前6阶模态发现，一阶模态548Hz，同时对比图6后悬置支架一阶振型，发现一阶振型为X向平动，与实车后悬置支架频响测试符合。从而验证此分析结论的正确性。

图6 原后悬置支架一阶振型

3 后悬置支架设计优化

3.1 设计优化及分析

通过对原后悬置支架一阶振型分析，发现两加强板与两安装支板搭接不足，搭接位置离动力总成侧固定点果园，导致后悬置支架下侧位移大，模态较低。结合后悬置支架间隙及装配环境，针对以上问题对后悬置支架进行优化，两种优化方案如表3所示，图7是各方案对应的几何模型。

表3 原后悬置支架前6阶模态

图7 后悬置支架优化各方案模型

分别对优化方案按照原方案分析方法进行模态分析得出两方案一阶模态分别为602Hz（方案1）,653Hz（方案2）。因此选取方案2进行改进验证，此方案较原后悬置支架1阶模态提升105Hz。

3.2 设计优化验证

将优化样件更换原试验车辆，分别测试3G加速工况及匀速40kph工况下整车驾驶员内耳侧声压级及后悬置支架振动情况，从图8 3G加速后悬置支架振动响应图可以看出，550Hz共振带消失，同时对比匀速40kph改进前后驾驶员内耳总声压级降低0.8dB（A）,达到设计要求。后悬置支架550Hz振动较原设计明显减小，如图9所示。

图8 3G加速更换后悬置主动支架振动对比

图9 匀速40kph 后悬置支架声音和振动对比

4 结束语

通过Hypermesh软件，建立悬置支架分析模型，利用Radioss求解器进行模态分析，验证实车NVH测试问题，并通过分析结果找出设计缺陷及改进方向，然后对设计方案进行优化，最终对优化方案进行模态分析，最终对改进方案进行实车验证。从而快速准确的解决悬置支架NVH问题，避免了悬置支架NVH改进过程中的盲目性，并缩短了改进周期。

[1] 庞剑,谌刚,何华.汽车振动与噪声-理论与应用[M].北京：北京理工大学出版社,2006.

[2] 唐因放.景逸汽车动力总成悬置支架的优化设计.汽车技术,2009(4)∶34-36.

[3] 王钰栋等.HyperMesh＆HyperView应用技巧与高级实例[M].北京∶机械工业出版社,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

张兴，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。