本发明涉及一种噪声传递路径分析及优化方法，包括以下步骤：S1，虚拟实验场搭建；S2，基于虚拟实验场的载荷提取；S3，传递路径分析；S4，识别噪声峰值风险；S5，车身结构优化；S6，载荷优化；本发明首先搭建虚拟实验场运行环境，在此基础上基于虚拟实验场技术提取悬架与车身各接附点载荷；将时域载荷转化为频域载荷，结合NTF分析，量化各接附点传递路径能量，统一评估方法，对传递路径进行优化；最后，针对噪声风险峰值，快速识别贡献量大的路径，执行进一步路径优化。本发明能够在项目前期基于虚拟样车量化传递路径能量，有利于进行性能提升和问题规避，缩短研发周期，提升产品品质，降低研发成本。
1.一种噪声传递路径分析及优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，虚拟实验场搭建：建立悬架运动学模型，建立内饰车身有限元模型，将内饰车身有限元模型生成ADAMS柔性体MNF模型，将悬架运动学模型与内饰车身有限元模型生成的ADAMS柔性体MNF模型在车身与悬架的接附点处连接，从而创建出整车刚柔混合车辆模型，选用FTire轮胎模型，构建相应的CRG路面模型，完成虚拟实验场环境搭建；
S2，基于虚拟实验场的载荷提取：进行虚拟实验场环境下的行驶仿真分析，并执行载荷迭代求解，输出悬架各接附点的激励力的时域激励信号，将激励力的时域激励信号转为激励力的频域激励信号；
S3，传递路径分析：基于S1中的内饰车身有限元模型建立声腔有限元模型，基于内饰车身有限元模型和声腔有限元模型形成车身流固耦合有限元模型，将S2中提取的激励力的频域激励信号加载到车身流固耦合有限元模型，加载点为车身与悬架的接附点，执行各接附点激励某一方向传递路径单独仿真分析，得到接附点声压级Lp，执行所有接附点传递路径综合仿真分析，即执行所有接附点三个方向载荷同时加载，分析得到总声压级Lz；
S4，识别噪声峰值风险：根据S3分析出的总声压级Lz结果，结合产品开发设定的噪声目标值，将总声压级Lz结果中超出噪声目标值的峰值认定为风险峰值；
S5，车身结构优化：结合模态分析、模态贡献量分析，识别传递路径引起风险峰值的问题区域，对问题区域进行结构优化。
2.根据权利要求1所述的噪声传递路径分析及优化方法，其特征在于：
在S5中，对问题区域进行结构优化后，若消除了风险峰值，则完成噪声传递路径分析及优化，若没有消除风险峰值，则执行S6；
S6，载荷优化：针对总声压级Lz中的风险峰值，结合同一频率下各接附点声压级Lp，筛选出对风险峰值贡献最大的传递路径，降低贡献最大的传递路径对应的衬套刚度值后返回S2，直至消除风险峰值。
3.根据权利要求1所述的噪声传递路径分析及优化方法，其特征在于：
在S1中，创建出整车刚柔混合车辆模型的具体过程为：基于Adams软件建立悬架运动学模型，并进行KC特性分析，调整KC特性至正常状态，以保证悬架运动学模型建模的正确性；
基于Hyper mesh软件建立内饰车身有限元模型，并进行模态分析，调整模态值至正常状态，以保证内饰车身有限元模型建模的正确性，在此基础上，进行内饰车身有限元模型缩减，并生成可以被Adams软件兼容的柔性体MNF格式的内饰车身MNF模型；检查内饰车身MNF模型的模态频率与振型，若与内饰车身有限元模型模态分析结果一致，则缩减正确，若不一致，需要检验设置的边界条件，重新缩减，装配悬架运动学模型与内饰车身MNF模型，在悬架与车身接附点处用衬套连接，创建出刚柔混合车辆模型。
4.根据权利要求1所述的噪声传递路径分析及优化方法，其特征在于：在S3中，声腔有限元模型包括乘员舱声腔、IP声腔、座椅声腔、备胎池声腔、顶棚声腔、车门声腔以及地毯隔音层。
5.根据权利要求1所述的噪声传递路径分析及优化方法，其特征在于：在S2中，激励力的时域激励信号通过傅里叶变换转换为激励力的频域激励信号。
一种噪声传递路径分析及优化方法
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车NVH，具体涉及一种噪声传递路径分析及优化方法。
背景技术
[0002] 作为一个复杂系统，汽车受到多种振动噪声源的激励，每种激励通过不同路径传递到车内响应点，根据噪声源可分为发动机噪声、路面噪声、风激励噪声。为有效降低振动噪声，需要对各种传递路径进行分析和预测，现有方法如下：
[0003] 方法一，直接采用车身系统NTF(噪声传递函数)进行传递路径评估。现有产品开发遵循“部件级→系统级→整车级”的层级关系进行性能目标达成，但车身系统NTF无法与整车级噪声建立强关联(虽然NTF超标，但同频率下整车噪声良好)，单位力作用下的NTF无法准确表达传递路径能量大小，会造成过设计或设计冗余。
[0004] 方法二，基于TPA分析，把整车问题进行分解识别。根据实车噪声峰值进行分解，确定问题频率；预设定噪声传递路径，识别出问题频率相关度高的零件，改变其模态特性并验证改进效果，参考专利：“申请号为：CN201510665203.7；专利名称为：加速工况车内轰鸣音传递路径的检测方法”、“申请号为：CN200810037412.7；专利名称为：车辆系统结构振动和噪声的传递路径检测系统”、“申请号为：CN201510541185.1；专利名称为：车辆传递路径获取方法及装置”等。这种方法需要借助实车进行整车级问题整改和排查，不适用研发前期没有工装车情况下的问题识别和把控。
[0005] 方法三，直接或间接测试接附点激振力，结合传递函数进行路径识别，参考《噪声与振动控制》2015年4月公开的论文“混合传递路径分析(TPA)方法的准确性验证”。直接测量激振力，会受到传感器安装布置的限制，同时传感器易改变耦合系统工作状态，难以保证测量精度；间接测量激振力，通过传递函数矩阵逆变换反推激振力，当传递路径较多或传递函数精度不足时，会引起激振力计算偏差较大。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提出一种噪声传递路径分析及优化方法，结合虚拟实验场和虚拟样车，在项目前期采集工作载荷，准确量化传递路径能量，对路面激励引起的传递路径能量进行评估和性能把控。
[0007] 本发明所述的一种噪声传递路径分析及优化方法，包括以下步骤：
[0008] S1，虚拟实验场搭建：建立悬架运动学模型，建立内饰车身有限元模型，将内饰车身有限元模型生成ADAMS柔性体MNF模型，将悬架运动学模型与内饰车身有限元模型生成的ADAMS柔性体MNF模型在车身与悬架的接附点处连接，从而创建出整车刚柔混合车辆模型，选用FTire轮胎模型，构建相应的CRG路面模型，完成虚拟实验场环境搭建；
[0009] S2，基于虚拟实验场的载荷提取：进行虚拟实验场环境下的行驶仿真分析，并执行载荷迭代求解，输出悬架各接附点的激励力的时域激励信号，将激励力的时域激励信号转为激励力的频域激励信号；
[0010] S3，传递路径分析：基于S1中的内饰车身有限元模型建立声腔有限元模型，基于内饰车身有限元模型和声腔有限元模型形成车身流固耦合有限元模型，将S2中提取的激励力的频域激励信号加载到车身流固耦合有限元模型，加载点为车身与悬架的接附点，执行各接附点激励某一方向传递路径单独仿真分析，得到接附点声压级Lp，执行所有接附点传递路径综合仿真分析，即执行所有接附点三个方向载荷同时加载，分析得到总声压级Lz；
[0011] S4，识别噪声峰值风险：根据S3分析出的总声压级Lz结果，结合产品开发设定的噪声目标值，将总声压级Lz结果中超出噪声目标值的峰值认定为风险峰值；
[0012] S5，车身结构优化：结合模态分析、模态贡献量分析，识别传递路径引起风险峰值的问题区域，对问题区域进行结构优化。
[0013] 进一步，在S5中，对问题区域进行结构优化后，若消除了风险峰值，则完成噪声传递路径分析及优化，若没有消除风险峰值，则执行S6；
[0014] S6，载荷优化：针对总声压级Lz中的风险峰值，结合同一频率下各接附点声压级Lp，筛选出对风险峰值贡献最大的传递路径，降低贡献最大的传递路径对应的衬套刚度值后返回S2，直至消除风险峰值。
[0015] 进一步，在S1中，创建出整车刚柔混合车辆模型的具体过程为：基于Adams软件建立悬架运动学模型，并进行KC特性分析，调整KC特性至正常状态，以保证悬架运动学模型建模的正确性；基于Hyper mesh软件建立内饰车身有限元模型，并进行模态分析，调整模态值至正常状态，以保证内饰车身有限元模型建模的正确性，在此基础上，进行内饰车身有限元模型缩减，并生成可以被Adams软件兼容的柔性体MNF格式的内饰车身MNF模型；检查内饰车身MNF模型的模态频率与振型，若与内饰车身有限元模型模态分析结果一致，则缩减正确，若不一致，需要检验设置的边界条件，重新缩减，装配悬架运动学模型与内饰车身MNF模型，在悬架与车身接附点处用衬套连接，创建出刚柔混合车辆模型。
[0016] 进一步，在S3中，声腔有限元模型包括乘员舱声腔、IP声腔、座椅声腔、备胎池声腔、顶棚声腔、车门声腔以及地毯隔音层。
[0017] 进一步，在S2中，激励力的时域激励信号通过傅里叶变换转换为激励力的频域激励信号。
[0018] 本发明是基于虚拟实验场和虚拟样车的噪声传递路径分析及优化方法，首先搭建虚拟实验场运行环境，在此基础上基于虚拟实验场技术提取悬架与车身各接附点载荷；将时域载荷转化为频域载荷，结合NTF分析，量化各接附点传递路径能量，统一评估方法，对传递路径进行优化；最后，针对噪声风险峰值，快速识别贡献量大的路径，执行进一步路径优化。本发明能够在项目前期基于虚拟样车量化传递路径能量，有利于进行性能提升和问题规避，缩短研发周期，提升产品品质，降低研发成本。
附图说明
[0019] 图1为实施例中所述的噪声传递路径分析及优化方法的流程图；
[0020] 图2为激励力的时域激励信号示意图；
[0021] 图3为激励力的频域激励信号示意图；
[0022] 图4为综合分析的总声压级Lz示意图；
[0023] 图5为主要传递路径筛选结果示意图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0025] 如图1所示的一种噪声传递路径分析及优化方法，包括以下步骤：
[0026] S1，虚拟实验场搭建
[0027] 车辆模型、轮胎模型和路面模型构成了虚拟实验场分析技术运行环境，是保证各项分析功能的硬件条件；
[0028] 创建刚柔混合车辆模型：基于Adams软件建立悬架运动学模型，并进行KC特性分析，调整KC特性至正常状态，以保证悬架运动学模型建模的正确性；基于Hyper mesh软件建立内饰车身(trimmed body)有限元模型，并进行模态分析，调整模态值至正常状态，以保证内饰车身有限元模型建模的正确性，在此基础上，进行内饰车身有限元模型缩减，并生成可以被Adams软件兼容的柔性体MNF格式的内饰车身MNF模型；检查内饰车身MNF模型的模态频率与振型，若与内饰车身有限元模型模态分析结果一致，则缩减正确，若不一致，需要检验设置的边界条件，重新缩减，装配悬架运动学模型与内饰车身MNF模型，在悬架与车身接附点处用衬套连接，创建出刚柔混合车辆模型，上述的悬架运动学模型包括前悬架运动学模型和后悬架运动学模型；
[0029] 选用FTire轮胎模型，构建相应的CRG路面模型，完成虚拟实验场环境搭建。
[0030] S2，基于虚拟实验场的载荷提取
[0031] 进行虚拟实验场环境下的行驶仿真分析，并执行载荷迭代求解，输出悬架各接附点的激励力的时域激励信号，将激励力的时域激励信号转为激励力的频域激励信号；
[0032] 具体为：基于虚拟实验场采集的粗糙沥青路面，保持车辆按照50Km/h速度匀速直线行驶，进行虚拟实验场环境下的行驶仿真分析，并执行载荷迭代求解；载荷迭代求解完成后，从求解结果中提取车身各接附点激励力的时域激励信号(rsp格式文件)；基于MATLAB平台读取由ADAMS输出的rsp格式文件，并基于MATLAB平台将提取的时域激励信号经傅里叶变换转换为频域激励信号，时域激励信号如图2所示，频域激励信号如图3所示，为后续有限元计算提供激励。
[0033] S3，传递路径分析
[0034] 传递路径分析，即通过仿真或测试方法跟踪由源(载荷激励)经过一系列传递路径(结构或空气)传递到响应点的能量流的方法，针对车身结构传递噪声，某接附点第i个方向激励力Fi(通过S2获得)和对应的车身传递路径函数NTFi就产生一个车内噪声声压‑5其对应的声压级Lp＝20lg(Pi/P0)，其中参考声压P0＝2*10 Pa。声压
级与人的听觉感受呈正相关，采用声压级作为前期性能把控的评估指标，单位为dB(A)；
[0035] 基于S1中的内饰车身有限元模型(结构)建立声腔有限元模型(流体)，基于内饰车身有限元模型和声腔有限元模型形成车身流固耦合有限元模型，车身流固耦合有限元模型即为虚拟样车，声腔有限元模型包括乘员舱声腔、IP(instrument panel)声腔、座椅声腔、备胎池声腔、顶棚声腔、车门声腔以及地毯隔音层；将S2中提取的激励力的频域激励信号加载到车身流固耦合有限元模型，加载点为车身与悬架的接附点，执行各接附点激励某一方向传递路径单独仿真分析，得到接附点声压级Lp，执行所有接附点传递路径综合仿真分析，即执行所有接附点三个方向载荷同时加载，分析得到总声压级Lz；
[0036] S4，识别噪声峰值风险
[0037] 根据S3分析出的总声压级Lz结果，如图4所示，重点关注较大峰值，本实例中产品开发设定的噪声目标值为55dB(A)，在关注频段内，总声压级Lz中噪声波动≥3dB(A)的作为车内噪声峰值，所有峰值中，超出目标值55dB(A)视为风险峰值，在50Hz频率处的峰值视为风险峰值，需要进一步对风险峰值进行优化。
[0038] S5，车身结构优化
[0039] 结合模态分析、模态贡献量分析，识别传递路径上引起噪声峰值风险的结构及位置，发现顶棚后部模态是对风险峰值贡献最大的模态；对问题区域(顶棚后部)进行结构优化，通过调整问题区域的模态分布(顶棚后部支撑横梁加强)，降低问题区域模态对风险峰值的贡献，从而降低噪声响应的风险，完成车身级结构传递路径的前期把控；对问题区域进行结构优化后，若消除了风险峰值，则完成噪声传递路径分析及优化，若没有消除风险峰值，则执行S6；
[0040] S6，载荷优化
[0041] 针对总声压级Lz中的风险峰值，结合同一频率下各接附点声压级Lp，筛选出数值最大三个的接附点声压级Lp作为主要传递路径，如图5所示，其中，主要传递路径Lp1在50Hz附近峰值明显高于其他两个传递路径Lp2和Lp3，可以认为此传递路径对风险峰值贡献最大；降低贡献最大的传递路径对应的衬套刚度值，可以改变对应的载荷，返回S2继续执行，分析经过载荷优化对综合分析总声压级Lz风险峰值降低的程度，直至消除噪声峰值风险。
