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车身车身NVHNVH工程控制及应用工程控制及应用车身车身NVHNVH工程控制及应用工程控制及应用车身车身NVHNVH工程控制及应用工程控制及应用车身车身NVHNVH工程控制及应用工程控制及应用庞庞剑剑庞庞剑剑庞庞剑剑博士博士庞庞剑剑博士博士目录第一部分：汽车车身NVH概述第二部分：车身结构NVH控制第三部分：车身声学包装第四部分：车身ＮＶＨ灵敏度控制第五部分：低风噪车身设计第六部分：车身声品质控制第一部分：汽车车身NVH概述1车身NVH性能的传递路径分析1.车身NVH性能的传递路径分析•结构声对车身的传递•空气声对车身的传递•空气声对车身的传递2.车身与其它相邻结构的模态分离3车身ＮＶＨ的目标体系3.车身ＮＶＨ的目标体系4.车身ＮＶＨ研究的内容•车身结构NVH控制•车身声学包装•车身ＮＶＨ灵敏度控制•低风噪车身设计•低风噪车身设计•车身声品质控制车身NVH开发的意义车身NVH开发的意义操稳碰撞安全车身开发油耗（重量&风阻系数）NVH&乘坐舒适性（合理的动态特性匹配）疲劳耐久（重量&风阻系数…）（强度）车身NVH开发关键是平衡NVH与其他车身性能之间的关系，涉及到车身重量、成本、工艺等方面。市场对整车舒适性要求迅速提高，车身NVH开发日益地越来越重要。市场对整车舒适性要求迅速提高，车身开发日益地越来越重要先期的车身设计开发至关重要，以避免后期的“伤筋动骨”修改。1、车身NVH性能的传递路径分析1、车身NVH性能的传递路径分析CTILECTILE触觉触觉动力总成系统动力总成系统方向盘抖振方向盘抖振TACTAC触触动力总成系统动力总成系统座椅振动座椅振动VISUALVISUAL视觉视觉车轮和轮胎的不平衡车轮和轮胎的不平衡路面路面VVSTICSTIC觉觉车身车身后视镜振动后视镜振动车内噪声车内噪声InputInput激励激励环境激励源：气流、环境噪声环境激励源：气流、环境噪声……ACOUSACOUS听觉听觉OutputOutput响应响应SystemSystem激励激励响应响应（车身（车身++底盘）底盘）11车内噪声传递路径分析的基本概念1.1、车内噪声传递路径分析的基本概念车内噪声和振动往往是由多个激励经由不同车内噪声和振动往往是由多个激励，经由不同的传递路径抵达目标位置后叠加而成的。车内噪声总体上可分为结构声和空气声两种。车内噪声总体上可分为结构声和空气声两种。结构传递途径车内噪声结构传递途径structure-borne空气传播途径air-borne500Hz12结构声对车身的传递结构传递路径：外界激励源直接激励或传递到车身，引起车体及壁板件振1.2、结构声对车身的传递动,并与车内声腔耦合而产生的车内噪声，简称为“结构声”。“结构声”主要通过车身结构的模态匹配进行控制。13空气声对车身的传递空气传播路径：轮胎/路面、进排气、发动机本体等噪声源通过空气1.3、空气声对车身的传递空气传播路径：轮胎/路面、进排气、发动机本体等噪声源通过空气传播路径传递到车内引起的噪声，简称为“空气声”。“空气声”主要通过声学包装技术来控制。2车身模态匹配的关键技术在车身NVH开发过程中，模态匹配也即结构动态特性（振型和频率）匹配的目的是避免总成系统子系统和部件之间的模态耦合以及避免与主要激2、车身模态匹配的关键技术的目的是避免总成系统、子系统和部件之间的模态耦合，以及避免与主要激励源发生共振。通常将整车模态匹配的重点关注在5～80Hz的频率范围内。此频带基本包括了动力总成传动系统和路面等主要激励源以及发动机的此频带基本包括了动力总成、传动系统和路面等主要激励源，以及发动机的怠速工况范围。同时，该频率范围主要涉及发动机刚体模态、悬架模态、转向系统模态车体及相关附件模态以及大部分板件结构模态向系统模态、车体及相关附件模态、以及大部分板件结构模态。整车模态分布图3车身NVH性能的目标体系3、车身NVH性能的目标体系一般而言，基于对参考车型的车身结构性能分析情况，结合同类型车身NVH开发的性能数据库及开发经验再对比竞争车型的车身结构和性能车身NVH开发的性能数据库及开发经验，再对比竞争车型的车身结构和性能，制定车身NVH性能的开发目标。同时，也可借助一些目标分解工具来辅助所开发车型的车身NVH目标制定V开发车型的车身NVH目标制定。车身NVH指标体系VTFHzF1车身静刚度（弯曲/扭转）2车身NVH传递特性NTF/VTF/NRNTFHzPFNTF/VTF/NR3接附点刚度IPI4全局/局部类模态4全局/局部类模态5板件类模态6声腔模态XXX车身NVH目标体系101st、2st弯曲模态静刚度试验31车身NVH性能与整车NVH水平密切相关3.1、车身NVH性能与整车NVH水平密切相关通过一系列车身NVH指标指导车身结构设计以达到整车NVH性能开发目标通过系列车身NVH指标指导车身结构设计，以达到整车NVH性能开发目标。空气路径噪声地板/方向盘抖动车内轰鸣/booming整车摆动动力总成噪声5Hz50Hz500Hz路噪全局模态&静刚度IPI&NTF&VTF声-声传递特性/NR车身骨架/接头/主断面设计局部结构优化声学包装优化/密封设计车身骨架/接头/主断面设计局部结构优化声学包装优化/密封设计32车身NVH开发的基本物理原理3.2、车身NVH开发的基本物理原理车身NVH性能的开发，实质上就是对车身刚度、质量、阻尼的车身性能的开发，实质上就是对车身刚度、质量、阻尼的匹配设计，车身NVH性能指标对应着车身不同频率范围的动态特征。频率范围车身NVH性能低频0～100赫兹全局模态车身一阶弯曲模态车身一阶扭转模态空腔模态一阶纵向模态一阶横向模态中频车身NVH传递特性中频100～300赫兹车身NVH传递特性IPINTF/VTF中高频300赫兹模态密度功率流300赫兹功率流33车身结构设计流程与车身NVH性能的关系3.3、车身结构设计流程与车身NVH性能的关系各阶段车身设计开发都与车身NVH性能密切相关车身骨架设计各阶段车身设计开发都与车身NVH性能密切相关。静刚度/全局模态接头设计主断面设计车身拓扑优化IPI接附点刚度（IPI）车身拓扑优化局部结构优化（IPI）车身噪声传函（NTF）声学包装/阻尼胶/密封等设计优化4车身NVH开发技术的主要内容4、车身NVH开发技术的主要内容车身结构NVH控制技术车身声学包装设计低风噪车身设计技术车身电器附件的声品质控制技术车身声学包装设计低ＮＶＨ灵敏度车身的设计低风噪车身设计车身阻尼胶的设计开发车身新材料/新结构的应用技术车身振动噪声测试的新技术应用车身声品质开发技术……….车内空腔的声学设计技术车身振动噪声测试的新技术应用高里程的车身NVH性能衰减控制技术声学材料的测试分析技术车内空腔的声学设计技术车内通风系统的声学设计车身模态测试技术车身密封性控制技术车身壁板件贡献量分析和测试技术车身动态特征结构的修正技术车身异响控制技术座椅动态舒适性开发技术车身模态匹配技术车体结构模态预试验分析技术车身CAE和试验的相关性分析技术……4.1、CAE在车身NVH开发的应用目前，车身NVH性能开发已广泛地利用CAE工具，大大地降低了开发成本，缩短开发周期，提高了车身NVH开发的精准性。对于车身低频NVH问题（5～150Hz）主要利用有限元法(FEA)和边界元，中频问题（150～400Hz）可采用FEA与试验结合的混合模型法(HybridModel)，利用统计能量分析（SEA）可分析高频(400Hz)的噪声问题。车身NVH开发的CAE分析过程4.2、车身模态的相关性分析技术基于精准的车身模态测试数据，运用车身模态相关性分析技术，可以修正和优化车身有限元模型，减小车身FEA模型在刚度和质量方面的误差并应用于仿真设计验证，从而，在开发前期保障车身NVH开发的成功率。一般而言，以前五阶车身模态达到85%以上的振型相关性和10%以上的模态频率误差作为车身FEA模型的置信准则。图车身CAE模态与模态测试的振型MAC值44车门声品质开发技术车门声品质主要研究车门关闭或打开瞬间声音的品质，属于心理声学范畴因而常采用尖锐度响度振颤三个指标进行评价但车门声品质4.4、车门声品质开发技术范畴，因而常采用尖锐度、响度、振颤三个指标进行评价。但车门声品质问题属于心理声学范畴，因而对车门声品质的评价仅从尖锐度、响度、振颤三个指标进行客观评价是不够的一般采用主客观评价相结合的方式颤三个指标进行客观评价是不够的，一般采用主客观评价相结合的方式。人工头数字信号记录回放处理实时人工处理合成实时人工处理合成听音室回放物理分析车门声品质客观评价主观评价客观评价总体评价主客观评价及相关性分析车门声品质主观评价44车门声品质开发的流程主客观评价-子系统研究-目标设定与分解-目标验证4.4、车门声品质开发的流程车门锁声品质车门声品质试验分析车门密封条断面结构车门外板振动分析对客观测试结果进行主观评价车门锁结构分析车门锁销动刚度4.5、建立车身NVH结构和车身性能开发数据库基于统的车身解析和车身性能测试规范建立和积累完善车身NVH结构基于统一的车身解析和车身性能测试规范，建立和积累完善车身NVH结构/性能的Benchmarking数据库，对于车身NVH开发中的目标设定/分解和方案设计以及后期车身NVH问题整改都具有重要的意义设计，以及后期车身NVH问题整改，都具有重要的意义。车身NVH结构数据库框架车身NVH性能数据库4.6、低风噪车身设计技术汽车在高速运动时,车身和附件与空气相对运动而产生对车内传递的噪声.风噪给人的感觉好象门或者窗户没有关紧当车速达到100km/h后,风噪就明显起来风噪影响到车内的语言交流风噪影响到顾客对汽车的满意度某车型后视镜分析结果整车风洞试验46、低风噪车身设计技术低风噪车身设计4.6、低风噪车身设计技术减小激励源提高车身静/动态密封提高车身的传递损失提高车身静/动态密封提高车身的传递损失造型设计结构设计车身密封系统设计优化车身声学包装优化车身声学装CFD车身外形计算优化车身附件的优化：外后视镜、雨刮、A/B/C柱、底盘等。。。白车身密封性能的优化、整车四门两盖的密封条系统设计、整车形式时的动态密封的设计。。。雨刮器的设计后视镜的设计密封条的设计第二部分：车身结构NVH控制1.车身的刚度2.车身的整体结构模态•白车身模态•内饰车身模态•白车身内饰车身整车模态之间的关系•白车身、内饰车身、整车模态之间的关系3.车身的声腔模态•声腔模态的计算与测量•声腔模态的共振4.车身的局部模态•局部结构带来的噪声振动问题•板结构振动对车内的辐射•局部结构模态与声腔模态的偶合局部结构模态与声腔模态的偶合•局部模态的控制方法•提高频率•阻尼处理加动态吸振器和增加质量•加动态吸振器和增加质量5.车身异响的控制1车身结构刚度的设计1、车身结构刚度的设计车身刚度主要分为整体刚度和局部刚度，而车身刚度设计是车身NVH性能的基本要素。高刚度和轻量化指标成为车身开发中日益发展的趋势。与整车动力学相关的车身结构基本性能指标是车身刚度，与整车NVH性能、疲劳耐久和操稳性能密切相关。一般，通过合理的整车模态匹配和车身振型调制等方法，设计开发车身结构的整体和局部刚度，以达到良好的整车振动水平和操稳性能。车身静刚度的目标设定和对标车身的整体刚度指标是汽车开发中的基础指标，也是整车NVH性能、碰撞安全、车身静刚度的目标设定和对标疲劳耐久和异响控制等性能的基础指标。对参考车型的车身刚度对标分析，可以为新车型开发的车身指标设定提供参考。通常，C级以上车型的静弯曲刚度指标：1100N/mm；静扭转刚度指标：1000KNm/rad；此外，整车与白车身的静弯曲/扭转刚度指标分别相差在10～20%和3～8%之间，天窗结构会降低约11%左右的车身扭转刚度。2、整车、内饰车身和白车身模态关联技术整车是一个系统，它是由内饰车身，进一步讲是由白车身搭载各个子系统而成，所以整车模态与内饰车身模态、白车身模态之间有必然的关联性。通过分析大量的测试和