為了實(shí)現(xiàn)在更短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)開發(fā)性能平衡的產(chǎn)品，我們需要一個(gè)高效的流程來更快地預(yù)測車輛NVH 性能，因此，我們對(duì)大幅提高計(jì)算效率的需求不斷增長。這種提升計(jì)算效率的需求貫穿于整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)階段?；贛SC Nastran 中的 FRF 多級(jí)裝配（FBA）解決方案的幫助，我們改進(jìn)現(xiàn)在的分析流程，以優(yōu)化車輛 NVH 性能。該NVH 解決方案在滿足我們的各種應(yīng)用要求方面具有極大的靈活性：包括更快地評(píng)估結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更改、輸入載荷變更、安裝襯套剛度優(yōu)化等。FBA解決方案幫助我們實(shí)現(xiàn)了有效且高效的 NVH 開發(fā)流程。

客戶背景

沃爾沃集團(tuán)成立于 1927 年，致力于塑造未來的可持續(xù)交通和基礎(chǔ)設(shè)施解決方案。沃爾沃集團(tuán)在印度的研發(fā)業(yè)務(wù)已經(jīng)發(fā)展成為瑞典以外最大的研發(fā)中心和生成基地，該中心推動(dòng)了車輛技術(shù)的重大進(jìn)步。該基地的 1600 多名工程師在電動(dòng)汽車、自動(dòng)化等領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新。

沃爾沃卡車印度公司的噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度 （NVH） 團(tuán)隊(duì)在沃爾沃全球研發(fā)的不同卡車平臺(tái)上工作。

該團(tuán)隊(duì)致力于提高沃爾沃重型卡車在客戶感知的噪音和振動(dòng)方面的舒適度。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的仿真模型，以確定卡車駕駛室內(nèi)的噪音和振動(dòng)作為開發(fā)過程的一部分。嘗試通過實(shí)施基于 FRF 的多級(jí)裝配（FBA）解決方案來提高他們預(yù)測重型卡車車輛級(jí) NVH 性能的能力，該解決方案包含在海克斯康的多學(xué)科結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用程序 MSC Nastran 中。

車輛NVH開發(fā)關(guān)鍵挑戰(zhàn)

鑒于客戶越來越重視客戶舒適度，該團(tuán)隊(duì)致力于利用快速生成 NVH 解決方案，為客戶提供最佳體驗(yàn)。通常，車輛設(shè)計(jì)和開發(fā)過程涉及各個(gè)部門，例如發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤等零件的部門。單個(gè)卡車模型，由于許多子系統(tǒng)在產(chǎn)品開發(fā)階段不斷迭代、變更，因此通常會(huì)發(fā)生多次變化。在開發(fā)第一個(gè)原型之前，考慮到產(chǎn)品開發(fā)過程中發(fā)生的所有動(dòng)態(tài)變化，必須滿足為項(xiàng)目設(shè)定的 NVH 解決方案要求。通常，在卡車行業(yè)，有大量的平臺(tái)變體，這些專為不同的使用環(huán)境而設(shè)計(jì)，例如采礦、建筑、洲際運(yùn)輸、區(qū)域運(yùn)輸?shù)?。使用傳統(tǒng)方法，測試和分析不同的變體可能非常耗時(shí)。

縮短產(chǎn)品開發(fā)與反饋周期

考慮到產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間約束，NVH 團(tuán)隊(duì)在更短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行解決方案開發(fā)變得非常關(guān)鍵。在車輛開從概念階段到原型構(gòu)建階段過程中，NVH 團(tuán)隊(duì)在車輛層面為概念設(shè)計(jì)和其他項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提供解決方案和評(píng)估，以改善座艙噪聲和振動(dòng)性能?？ㄜ嚨拈_發(fā)不僅需要考慮 NVH 要求，還需要考慮耐用性、碰撞安全性、人體工程學(xué)和其他因素，團(tuán)隊(duì)需考慮這些必須因素，以便開發(fā)平衡的設(shè)計(jì)。

MSC Nastran 被用于線性和非線性域的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和熱分析需求。它的自動(dòng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、久經(jīng)驗(yàn)證的疲勞分析技術(shù)和高性能計(jì)算解決方案有力的支持車輛開發(fā)。

NVH 團(tuán)隊(duì)在 MSC Nastran 軟件中選擇了基于 FRF 的多級(jí)裝配（FBA）解決方案，因?yàn)樗试S他們?cè)诋a(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)中探索、部署和使用該工具來處理不同的應(yīng)用需求。這樣一來，該團(tuán)隊(duì)就能夠縮短整體開發(fā)時(shí)間，并縮短他們與其他相關(guān)團(tuán)隊(duì)的反饋時(shí)間。

沃爾沃團(tuán)隊(duì)分析流程使用 FBA解決方案，他們可以單獨(dú)地對(duì)卡車的每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行傳遞函數(shù)分析，也可以結(jié)合所有子系統(tǒng)結(jié)果來預(yù)測卡車級(jí)別的性能。被存儲(chǔ)的單個(gè)子系統(tǒng)的傳遞函數(shù)結(jié)果可以重復(fù)用于后續(xù)的車輛級(jí)仿真，因此，無需再次分析完整的卡車模型。這為預(yù)測車輛級(jí) NVH 性能節(jié)省了大量時(shí)間。

此處的圖1表顯示了傳統(tǒng)方法與FBA方法的結(jié)果比較。FBA 方法的結(jié)果與傳統(tǒng)方法的結(jié)果非常一致，這有助于建立信心，即與傳統(tǒng)方法相比，F(xiàn)BA 方法可以獲得更高效的流程。

圖1 傳統(tǒng)方法與FBA方法的結(jié)果比較

該團(tuán)隊(duì)還探索了在廣泛范圍內(nèi)部署 FBA方法，從而在更短的時(shí)間內(nèi)預(yù)測車輛級(jí) NVH 性能。團(tuán)隊(duì)實(shí)施的關(guān)鍵應(yīng)用程序之一是使用 FBA解決方案評(píng)估設(shè)計(jì)更改。下圖2調(diào)查結(jié)果。 

圖2 FBA解決方案評(píng)估設(shè)計(jì)更改結(jié)果對(duì)比

FBA解決方案進(jìn)一步被應(yīng)用于包括改變懸置剛度（發(fā)動(dòng)機(jī)懸置剛度、駕駛室懸置剛度等）和輸入載荷激勵(lì)（來自動(dòng)力總成、傳動(dòng)系統(tǒng)等）的整車級(jí)仿真分析，預(yù)測駕駛室噪聲和振動(dòng)響應(yīng)。在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)階段，沃爾沃工程人員利用FBA 解決方案評(píng)估橡膠剛度變化或輸入激勵(lì)引起的風(fēng)險(xiǎn)，該方法與傳統(tǒng)仿真方法相比，可以節(jié)省大量時(shí)間 （>99%），從而無需分析整個(gè)卡車模型。