本發(fā)明涉及汽車檢測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種車身阻尼分布優(yōu)化方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：由于阻尼材料可通過粘貼在金屬結(jié)構(gòu)表面上用來增加金屬整體結(jié)構(gòu)的阻尼特性，能夠達(dá)到更好的減振降噪性能的特征，使得阻尼材料越來越廣泛用于汽車工業(yè)領(lǐng)域中，但是車身阻尼分布優(yōu)化的問題是一直困擾著各大主機(jī)廠和阻尼供應(yīng)商，該問題產(chǎn)生的主要原因在于阻尼分布位置和面積的合理性，將直接影響到阻尼減振降噪性能的優(yōu)劣性。通常，不合理的車身阻尼分布不僅起不到減振降噪的目的，反而會(huì)增加整車的附加質(zhì)量，不利于輕量化設(shè)計(jì)。在現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)車身阻尼分布的優(yōu)化方法可以分為兩類，具體如下：1)基于模態(tài)分析，在模態(tài)位移幅值較大或模態(tài)應(yīng)變能集中的位置布置阻尼，多個(gè)優(yōu)化方案中選取質(zhì)量最小以及減振降噪效果最佳的阻尼分布方案；2)基于模態(tài)損耗因子最大的阻尼分布，能夠通過優(yōu)化阻尼分布得到結(jié)構(gòu)某一模態(tài)的最大損耗因子。但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)以上兩類優(yōu)化方法均存在不足之處，其不足之處在于：在第一種方法中，耗時(shí)耗力，且優(yōu)化結(jié)果的優(yōu)劣與工程師經(jīng)驗(yàn)的相關(guān)，雖然能改善某一模態(tài)處的阻尼特性，但是沒有對(duì)某一頻率范圍內(nèi)所有模態(tài)給出全局的優(yōu)化處理；在第二種方法中，并未對(duì)結(jié)構(gòu)其他模態(tài)做優(yōu)化處理，更談不上對(duì)某一頻率范圍內(nèi)所有模態(tài)給出全局的優(yōu)化處理。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種車身阻尼分布優(yōu)化方法和系統(tǒng)，對(duì)阻尼進(jìn)行分布設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)某一頻率范圍內(nèi)所有模態(tài)給出全局的優(yōu)化處理，從而能夠明顯改善阻尼分布對(duì)噪聲輻射的抑制作用。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種車身阻尼分布優(yōu)化方法，其在復(fù)合阻尼板上實(shí)現(xiàn)，所述方法包括：構(gòu)建復(fù)合阻尼板的有限元模型，所述復(fù)合阻尼板以車身為柔性面板，并在所述柔性面板上設(shè)有一層用于模擬阻尼材料的共節(jié)點(diǎn)偏置殼單元；在預(yù)設(shè)的噪聲傳遞函數(shù)中對(duì)預(yù)定頻率范圍內(nèi)的多個(gè)指定頻率進(jìn)行求解運(yùn)算，得到每一個(gè)所述指定頻率所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值，并對(duì)每一個(gè)所述指定頻率設(shè)置對(duì)應(yīng)的聲壓目標(biāo)值；根據(jù)每一個(gè)所述指定頻率所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值以及聲壓目標(biāo)值，確定聲壓曲線目標(biāo)函數(shù)，并以阻尼單元的相對(duì)厚度為設(shè)計(jì)變量，以阻尼總質(zhì)量的目標(biāo)值為約束條件，建立以目標(biāo)函數(shù)值為最小的拓?fù)鋬?yōu)化模型；根據(jù)所述復(fù)合阻尼板的有限元模型對(duì)所述復(fù)合阻尼板上的所有殼單元進(jìn)行模態(tài)分析，并通過求解每一殼單元對(duì)應(yīng)的拓?fù)鋬?yōu)化模型，得到車身阻尼分布云圖以及噪聲傳遞函數(shù)曲線。其中，所述多個(gè)指定頻率分別為在所述預(yù)定頻率范圍內(nèi)頻率值為整數(shù)的頻率。其中，所述車身阻尼分布云圖包括車身布置阻尼的位置；其中，所述車身布置阻尼的位置通過篩選所述復(fù)合阻尼板上所有殼單元中滿足篩選條件的殼單元來確定。其中，所述復(fù)合阻尼板上所有殼單元中滿足篩選條件的殼單元對(duì)應(yīng)抑制噪聲的頻率及聲壓幅值由其各自對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值決定。其中，對(duì)所述復(fù)合阻尼板上所有殼單元中滿足篩選條件的殼單元進(jìn)行篩選的步驟具體為：通過對(duì)所述復(fù)合阻尼板上所有殼單元各自對(duì)應(yīng)目標(biāo)函數(shù)中阻尼單元的相對(duì)厚度取值狀況來進(jìn)行篩選；其中，阻尼單元的相對(duì)厚度取值為0的殼單元?jiǎng)h除，阻尼單元的相對(duì)厚度取值為1的殼單元保留。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種車身阻尼分布優(yōu)化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：有限元模型構(gòu)建單元，用于構(gòu)建復(fù)合阻尼板的有限元模型，所述復(fù)合阻尼板以車身為柔性面板，并在所述柔性面板上設(shè)有一層用于模擬阻尼材料的共節(jié)點(diǎn)偏置殼單元；噪聲頻率分析單元，用于在預(yù)設(shè)的噪聲傳遞函數(shù)中對(duì)預(yù)定頻率范圍內(nèi)的多個(gè)指定頻率進(jìn)行求解運(yùn)算，得到每一個(gè)所述指定頻率所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值，并對(duì)每一個(gè)所述指定頻率設(shè)置對(duì)應(yīng)的聲壓目標(biāo)值；拓?fù)鋬?yōu)化模型構(gòu)建單元，用于根據(jù)每一個(gè)所述指定頻率所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值以及聲壓目標(biāo)值，確定聲壓曲線目標(biāo)函數(shù)，并以阻尼單元的相對(duì)厚度為設(shè)計(jì)變量，以阻尼總質(zhì)量的目標(biāo)值為約束條件，建立以目標(biāo)函數(shù)值為最小的拓?fù)鋬?yōu)化模型；阻尼優(yōu)化輸出單元，用于根據(jù)所述復(fù)合阻尼板的有限元模型對(duì)所述復(fù)合阻尼板上的所有殼單元進(jìn)行模態(tài)分析，并通過求解每一殼單元對(duì)應(yīng)的拓?fù)鋬?yōu)化模型，得到車身阻尼分布云圖以及噪聲傳遞函數(shù)曲線。其中，所述多個(gè)指定頻率分別為在所述預(yù)定頻率范圍內(nèi)頻率值為整數(shù)的頻率。其中，所述車身阻尼分布云圖包括車身布置阻尼的位置；其中，所述車身布置阻尼的位置通過篩選所述復(fù)合阻尼板上所有殼單元中滿足篩選條件的殼單元來確定。其中，所述復(fù)合阻尼板上所有殼單元中滿足篩選條件的殼單元對(duì)應(yīng)抑制噪聲的頻率及聲壓幅值由其各自對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值決定。實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：本發(fā)明實(shí)施例的方法以噪聲傳遞函數(shù)(NTF，NoiseTransferFunction)的聲壓幅值作為直接優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)阻尼進(jìn)行分布設(shè)計(jì)，并突破以某個(gè)單獨(dú)模態(tài)振動(dòng)噪聲控制為目標(biāo)阻尼分布優(yōu)化的局限，考慮到多個(gè)模態(tài)之間的相互影響，優(yōu)化多個(gè)頻率下的聲壓幅值，從而明顯改善阻尼分布對(duì)噪聲輻射的抑制作用，既保證了整體結(jié)構(gòu)的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度)性能，又滿足一定的輕量化目標(biāo)。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的車身阻尼分布優(yōu)化方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的車身阻尼分布優(yōu)化方法應(yīng)用場(chǎng)景中復(fù)合阻尼板一殼單元上阻尼布置對(duì)應(yīng)三種狀態(tài)形成的噪聲傳遞函數(shù)NTF曲線對(duì)比圖；其中，1-為未布阻尼，2-全布阻尼，3-優(yōu)化阻尼；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的車身阻尼分布優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例中，提供的一種車身阻尼分布優(yōu)化方法，所述方法包括：步驟S101、構(gòu)建復(fù)合阻尼板的有限元模型，所述復(fù)合阻尼板以車身為柔性面板，并在所述柔性面板上設(shè)有一層用于模擬阻尼材料的共節(jié)點(diǎn)偏置殼單元；具體過程為，以車身為柔性面板，并與自由阻尼層共節(jié)點(diǎn)偏置殼單元形成復(fù)合阻尼板，通過有限元分析軟件HyperMesh建立矩形箱體結(jié)構(gòu)的有限元模型。此時(shí)，復(fù)合阻尼板所對(duì)應(yīng)矩形箱體的一面將模擬為振動(dòng)發(fā)聲面板，而矩形箱體其它面為剛度較大的非振動(dòng)發(fā)聲面板，即剛性面板。在一個(gè)實(shí)施例中，該矩形箱體可采用一個(gè)面厚度為1mm的鋼板作為柔性面板(如車身前圍板、地板)，采用有限元分析軟件HyperMesh中CQUAD4殼單元建模，并在該柔性面板上建一層共節(jié)點(diǎn)偏置殼單元模擬阻尼材料，厚度為3mm，形成復(fù)合阻尼板，即箱體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)發(fā)聲面板。應(yīng)當(dāng)說明的是，在以噪聲傳遞函數(shù)NTF最小為目標(biāo)的阻尼優(yōu)化問題中，偏置殼單元的建模方式能達(dá)到很高的計(jì)算精度和求解分析效率。步驟S102、在預(yù)設(shè)的噪聲傳遞函數(shù)中對(duì)預(yù)定頻率范圍內(nèi)的多個(gè)指定頻率進(jìn)行求解運(yùn)算，得到每一個(gè)所述指定頻率所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值，并對(duì)每一個(gè)所述指定頻率設(shè)置對(duì)應(yīng)的聲壓目標(biāo)值；具體過程為，預(yù)先設(shè)置噪聲傳遞函數(shù)NTF作為分析函數(shù)，在預(yù)設(shè)的頻率范圍(如1Hz-nHz)中提取多個(gè)指定頻率，并將每一個(gè)指定頻率分別導(dǎo)入噪聲傳遞函數(shù)NTF中進(jìn)行求解運(yùn)算，得到每一個(gè)指定頻率所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值P1,...,Pn，并進(jìn)一步對(duì)每一個(gè)指定頻率分別設(shè)置對(duì)應(yīng)的聲壓目標(biāo)值T1,...,Tn；在一個(gè)實(shí)施例中，以一個(gè)箱體為例，取該箱體中心構(gòu)建的噪聲傳遞函數(shù)作為分析函數(shù)，并預(yù)設(shè)1Hz-nHz頻率范圍，從而在1Hz-nHz中提取頻率值為整數(shù)的頻率為指定頻率，求解1Hz-nHz內(nèi)各整數(shù)值頻率的聲壓幅值，并進(jìn)一步設(shè)置1Hz-nHz內(nèi)各整數(shù)值頻率的聲壓目標(biāo)值。應(yīng)當(dāng)說明的是，各頻率的聲壓目標(biāo)值T1,...,Tn應(yīng)在預(yù)設(shè)的1Hz-nHz頻率范圍內(nèi)以滿足實(shí)際需要(如行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能保證優(yōu)化方法的有效性及合理性。步驟S103、根據(jù)每一個(gè)所述指定頻率所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值以及聲壓目標(biāo)值，確定聲壓曲線目標(biāo)函數(shù)，并以阻尼單元的相對(duì)厚度為設(shè)計(jì)變量，以阻尼總質(zhì)量的目標(biāo)值為約束條件，建立以目標(biāo)函數(shù)值為最小的拓?fù)鋬?yōu)化模型；具體過程為，定義目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)變量為阻尼單元的相對(duì)厚度hj，給出約束條件為阻尼總質(zhì)量的目標(biāo)值M0，建立以目標(biāo)函數(shù)值為最小的拓?fù)鋬?yōu)化模型，具體如下：min:f(P1,P2,...,Pn,T1,T2,...,Tn)find:hjs.t:Σi=1khjMj≤M00≤hj≤1,j=1,2,3,...,k]]>其中，Mj為阻尼單元質(zhì)量；k為阻尼單元總數(shù)。步驟S104、根據(jù)所述復(fù)合阻尼板的有限元模型對(duì)所述復(fù)合阻尼板上的所有殼單元進(jìn)行模態(tài)分析，并通過求解每一殼單元對(duì)應(yīng)的拓?fù)鋬?yōu)化模型，得到車身阻尼分布云圖以及噪聲傳遞函數(shù)曲線。具體過程為，根據(jù)有限元模型對(duì)復(fù)合阻尼板上的所有殼單元均進(jìn)行模態(tài)分析，設(shè)置篩選條件，并通過OptiStruc求解器求解每一個(gè)殼單元的拓?fù)鋬?yōu)化模型，得到車身阻尼分布云圖以及噪聲傳遞函數(shù)曲線?？梢岳斫獾氖牵鶕?jù)車身阻尼分布云圖，在車身上布置阻尼用來減振降噪。其中，車身阻尼分布云圖包括車身布置阻尼的位置，而該車身布置阻尼的位置通過篩選復(fù)合阻尼板上所有殼單元中滿足篩選條件的殼單元來確定。在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)復(fù)合阻尼板上所有殼單元中滿足篩選條件的殼單元進(jìn)行篩選的步驟具體為：通過對(duì)復(fù)合阻尼板上所有殼單元各自對(duì)應(yīng)目標(biāo)函數(shù)中阻尼單元的相對(duì)厚度hj取值狀況來進(jìn)行篩選；其中，阻尼單元的相對(duì)厚度hj取值為0的殼單元?jiǎng)h除，阻尼單元的相對(duì)厚度hj取值為1的殼單元保留?？梢岳斫獾氖?，所篩選保留下來的殼單元會(huì)對(duì)應(yīng)車身阻尼分布云圖上的車身布置阻尼位置，并且每一個(gè)所篩選保留下來的殼單元對(duì)應(yīng)抑制噪聲的頻率及聲壓幅值由其各自對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值決定。例如，當(dāng)某一篩選保留殼單元A的目標(biāo)函數(shù)為最小時(shí)，可在該殼單元A得到的最小目標(biāo)函數(shù)值中找到對(duì)應(yīng)的聲壓幅值Pi及其對(duì)應(yīng)的指定頻率i，即該殼單元A可實(shí)現(xiàn)抑制噪聲的頻率為Pi及其對(duì)應(yīng)的聲壓幅值為i。可以理解的是，噪聲傳遞函數(shù)曲線可以用來確定車身布置優(yōu)化阻尼后輸出的噪聲為頻率最佳的噪聲。如圖2所示，為復(fù)合阻尼板一殼單元上阻尼布置對(duì)應(yīng)三種狀態(tài)形成的噪聲傳遞函數(shù)曲線對(duì)比圖，曲線1為未布阻尼時(shí)輸出的噪聲傳遞函數(shù)曲線，曲線2為全布阻尼時(shí)輸出的噪聲傳遞函數(shù)曲線，曲線3為優(yōu)化阻尼時(shí)輸出的噪聲傳遞函數(shù)曲線，可以發(fā)現(xiàn)噪聲傳遞函數(shù)曲線3輸出的噪聲頻率最佳。如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例中，提供的一種車身阻尼分布優(yōu)化系統(tǒng)，其在復(fù)合阻尼板上實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括：有限元模型構(gòu)建單元310，用于構(gòu)建復(fù)合阻尼板的有限元模型，所述復(fù)合阻尼板以車身為柔性面板，并在所述柔性面板上設(shè)有一層用于模擬阻尼材料的共節(jié)點(diǎn)偏置殼單元；噪聲頻率分析單元320，用于在預(yù)設(shè)的噪聲傳遞函數(shù)中對(duì)預(yù)定頻率范圍內(nèi)的多個(gè)指定頻率進(jìn)行求解運(yùn)算，得到每一個(gè)所述指定頻率所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值，并對(duì)每一個(gè)所述指定頻率設(shè)置對(duì)應(yīng)的聲壓目標(biāo)值；拓?fù)鋬?yōu)化模型構(gòu)建單元330，用于根據(jù)每一個(gè)所述指定頻率所對(duì)應(yīng)的聲壓幅值以及聲壓目標(biāo)值，確定聲壓曲線目標(biāo)函數(shù)，并以阻尼單元的相對(duì)厚度為設(shè)計(jì)變量，以阻尼總質(zhì)量的目標(biāo)值為約束條件，建立以目標(biāo)函數(shù)值為最小的拓?fù)鋬?yōu)化模型；阻尼優(yōu)化輸出單元340，用于根據(jù)所述復(fù)合阻尼板的有限元模型對(duì)所述復(fù)合阻尼板上的所有殼單元進(jìn)行模態(tài)分析，并通過求解每一殼單元對(duì)應(yīng)的拓?fù)鋬?yōu)化模型，得到車身阻尼分布云圖以及噪聲傳遞函數(shù)曲線。其中，所述多個(gè)指定頻率分別為在所述預(yù)定頻率范圍內(nèi)頻率值為整數(shù)的頻率。其中，所述車身阻尼分布云圖包括車身布置阻尼的位置，其中，所述車身布置阻尼的位置通過篩選所述復(fù)合阻尼板上所有殼單元中滿足篩選條件的殼單元來確定。其中，所述復(fù)合阻尼板上所有殼單元中滿足篩選條件的殼單元對(duì)應(yīng)抑制噪聲的頻率及聲壓幅值由其各自對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值決定。實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：本發(fā)明實(shí)施例的方法以噪聲傳遞函數(shù)(NTF，NoiseTransferFunction)的聲壓幅值作為直接優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)阻尼進(jìn)行分布設(shè)計(jì)，并突破以某個(gè)單獨(dú)模態(tài)振動(dòng)噪聲控制為目標(biāo)阻尼分布優(yōu)化的局限，考慮到多個(gè)模態(tài)之間的相互影響，優(yōu)化多個(gè)頻率下的聲壓幅值，從而明顯改善阻尼分布對(duì)噪聲輻射的抑制作用，既保證了整體結(jié)構(gòu)的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度)性能，又滿足一定的輕量化目標(biāo)。值得注意的是，上述系統(tǒng)實(shí)施例中，所包括的各個(gè)系統(tǒng)單元只是按照功能邏輯進(jìn)行劃分的，但并不局限于上述的劃分，只要能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能即可；另外，各功能單元的具體名稱也只是為了便于相互區(qū)分，并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如ROM/RAM、磁盤、光盤等。以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3