206 Altair NVH仿真解决方案_v2023

罗峰 | NVH technical supervisor- Altair China

Altair Seam

( High Frequency NVH and Sound Package Design)

Altair NVH Director

Robust Optimization

Post Processing and Advanced Diagnostics

Multiple Sample Analysis and Stochastic Simulations

Altair Squeak & Rattle Director

Flow Induced Noise

前、后处理

先进的车辆 NVH 仿真建模、分析工作框架

标准分析工况管理

完备的后处理、诊断

多样本分析 （ MSA ）

基于稳健性优化设计（ RBDO ）

整车级分析推动试验与仿真相结合，全球 NVH 最佳实践

Exterior Acoustics Applications

Interior Acoustics Applications

Acoustics Solvers

Flow Induced Acoustics

Altair Seam

OptiStruct

Coustyx

uFx

Under Development

Flux

整车 NVH 仿真分析技术需求

NVHD 基本功 能介绍

用户案例分享

1. 整车 NVH 仿真分析技术需求

从激励源开始；

低频问题看模态：模态规划、节点设计、动态吸振器

隔振：提升接付点动刚度、优化隔振元件刚度及阻尼。

中 高频问题考察路径：载荷规划、降低接受体振动、噪声 灵敏度；

轮胎动力学特性 : 轮胎模态决定轮心力

悬架及隔振：悬架是振动能量的传递路径

车身灵敏度：降低接受体的振动敏感度

整车 NVH 仿真可以发挥的作用：

模拟真实物理世界

更加清晰地了解问题原因

全方位、多角度地提出 NVH 问题解决方案

NVHD 的开发目的：

整车模块化建模

工况管理

诊断分析

优化设计

流程固化

2. NVHD 基本功能介绍

NVHD 是专用于整车 NVH 仿真的平台化工具，包含整车模块化建模、标准分析工况前处理、 NVH 诊断后处理功能；

NVHD 结合国外主机厂成熟的分析方法流程，基于 HW 固化流程，行程多个整车 NVH 标准分析工况；

NVHD 具有完备的诊断方法库，方便工程师进行整车 NVH 问题分析；

结合多样本分析，对系统随机因素和载荷随机因素进行评估，做到对一个批次产品性能的预测。

基于 NVHD 的模块化建模，用户可以方便的编辑、替换子模块，结构化的装配，更有利于超单元、传递路径贡献量分析技术。

NVHD 支持超单元的批量化创建，用户通过 GUI 交互操作，快速完成超单元提取所需要的所有设置，降低了该技术的使用门槛。

连接属性、子系统状态、传动比、制动约束等，在不同分析项中有不同的设置要求

NVHD 通过 XML 实现子系统多状态管理，减少模型数据冗余

Hydro ： 液压悬置衬套

Ujoint ：可滑移的万向节

EVMount ：包含质量的悬置模拟

MPC ：多点约束

DMIG ：直接矩阵

整车连接关系以 2D 拓扑方式展示，方便模型检查及信息传达

柔性轮胎是整车分析的重要输入，同时轮胎模型的装配不同于普通的有限元模块；

NVHD 支持多种柔性轮胎模型的装配。

NVHD 将复杂的整车 NVH 分析工况设置、分析流程进行了固化，显著提高分析人员的工作效率和准确度；

支持轮心力法路噪、路面谱方法路噪、发动机激励、轮胎不平衡、传动轴不平衡分析工况；

NVHD 除了标准分析工况集成化以外，还支持用户自定义工况模板的创建，一次创建，重复使用，且灵活度高。

工况设置 GUI

GUI 底层代码

Benefits of CAE based diagnostics for problem solving:

Can generate large amount of data quickly

Data often represents “Cause and Effect” relationships

Can do quick ‘What If” studies

Can explore effect of variations

Can apply optimization techniques

为了获取较高的仿真精度，用户经常需要做仿真与测试的对标，包括模态和频响函数等。 NVHD 支持模态置信度和曲线置信度分析，方便用户快速比对仿真与测试结果，提高对标效率。

NVHD 支持在在模态结果基础上进行频响计算，用户通过该功能可以快速获得频率响应，而非设置频响头文件重新计算模态、计算频响工况。

At full vehicle level, response spread is significant （响应分布特征重要性）

Need to address response spread due to product variations （需要把响应和影响因素联系起来）

Problem solving and optimization using extreme samples （问题解决方案针对极限样本）

Allow up-front problem identification （实现更多问题的暴露）

Provide context for proper test/CAE comparison （合理的对标）

Setup Design Variables

Process Monte-Carlo Runs

Analyze Extreme Samples

Identify reduced set of design variables (DVs) by a pre-filtering top DVs from MSA runs （通过灵敏度分析筛选重要参数）

Perform Reliability Based Design Optimization (RBDO) using the reduced DVs （进行基于稳健性的优化）

Identify DV values that optimized reliability (95% response)

Reduced Design Variables

MSA runs for top DSA DV

Top 100 DVs based on MSA run

RBDO with Reduced Design Variables

2022 、 2023 版本新功能

NVH 功能模块

模块图标：

Full vehicle NVH ：

Altair NVHD

High Frequency NVH ：

Altair SEAM

新界面（ 2021 版本首次推出， 2023 以后版本将只开发新界面）

更加整齐的功能区域划分，大图标，更加友好、高效的交互界面；

新功能，新体验

文件打开、保存方式优化

鼠标拖拽方式编辑装配树结构

CDTire 模型功能支持升级

NVH 问题优化要素定义

外场噪声后处理

后处理诊断与前处理在同一窗口西下进行

窗口简化

工作流程优化

局部坐标系创建

面板创建

窗口响应点拾取

轮胎装配

整体上每个功能的窗口主体和操作方式并没有改变。

2022 版本 NVHD 支持 CDTire + 柔性轮辋模拟，并且提供了专门的 GUI 处理柔性轮辋与轮胎模型的耦合。

Plot 单元

轮辋单元

RBE3

支持调整的轮胎参数：

轮胎宽度 ——Tire Width

宽高比 —— Aspect Ratio

轮辋直径 ——Rim Diameter

轮辋宽度 —— Rim Width

变量：

钣金厚度， bush 刚度，材料弹模、密度、模态频率

响应：

振动位移、速度、加速度、声压， dB 声压， A 记 权声压， RSS ， RMS

目标和约束

Min 、 max 、 minmax 、 maxmin

整车分析工况

Typical Workflow

Combustion Forces

ElctroMagnetic Forces

Characterization of Forces

Vibro-Acoustics Analysis

Optimization

Motion Solve / Flux

OptiStruct

Altair NVH Director

OptiStruct,

HyperStudy

Postprocessing and Diagnostics

NVHD 外场噪声后处理诊断功能：

窄带、倍频程声压曲线

阶次分析

模态贡献量分析

力波分析

声源指向性分析

声压分布分析

结构贡献量分析

3. 用户案例分享

仿真与测试对标

问题诊断及优化

整车路噪诊断

零部件优化

在 之前，东风日产一直采用车身分析来进行整车性能开发，随着新平台开发工作的开展，这种分析手段不再满足现有的开发流程 。通过与 Altair 的项目合作 ，东风日常掌握了轮胎建模，整车 NVHD 建模，整车路噪仿真能力。使用柔性轮胎进行路噪仿真技术也为基于 NVH 进行轮胎选型提供了可能性。

宝沃汽车使用 NVHD 进行整车发动机激励工况中 2400RPM~2700RPM 噪声原因分析，根据 NVHD 的诊断结果对结构提出了有效整改方案，测试结果显示方案有效。

NVHD 整车建模

对标分析

诊断分析及优化

NVHD 发动机激励工况标准模块

长安汽车基于 NVHD 的多样本分析工具进行某车型方向盘高速摆振分析，发现对摆振问题最恶劣的组合工况，并对底盘和转向参数进行了优化。

在 该项目中，进行了竞品分析，路噪目标设定，路面谱扫描， CDTire 轮胎模型标定，整车路噪对标，路噪性能优化等工作。通过模型标定，路噪仿真结果与测试结果具有较好的相关性，在此基础上进行了结构优化，最后样车的性能评价结果达到了既定的设计目标。这个项目为通用五菱后来的项目工作建立了完整的范本参考。

目标设定

结构优化

优化结果对比

Road Input Analysis – Tool

Combine CAE results and objective jury results, the issues is located. Use TPA to find the dominant path, the focus on force and TF to do MPA, GPA, ODS, DSA etc.

Jingqiang Liang, June 2017, Altair ATC 2017

在 该项目中进行了路谱扫描、 CDTire 建模、整车 NVH 建模、路噪分析流程。用户第一次清楚了解到路噪性能与轮胎柔性特征之间的关系，从而为整车路噪问题抑制工作提供了新的方向。