專題

基于輕量化設(shè)計(jì)的汽車NVH優(yōu)化策略

汽車行業(yè)中，正在尋求實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的方法。通過減小車身覆蓋件的厚度或采用輕質(zhì)材料、復(fù)合材料等方法可有效地實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，但這可能會(huì)導(dǎo)致汽車NVH特性的下降。因而，在實(shí)現(xiàn)汽車輕量化設(shè)計(jì)的同時(shí)，還需要對汽車的NVH特性進(jìn)行優(yōu)化。

對汽車NVH特性的優(yōu)化需要考慮多種影響因素，防止出現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)性能的改善造成其它目標(biāo)性能的下降。在進(jìn)行汽車NVH特性優(yōu)化前，首先利用仿真軟件和試驗(yàn)測量數(shù)據(jù)獲得車身及主要零部件的固有頻率，以及相應(yīng)的固有振動(dòng)模態(tài)；之后將計(jì)算結(jié)果應(yīng)用在汽車有限元建模中，通過比較確定所建立有限元模型的有效性。對所建立的有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析、模態(tài)靈敏度分析以及聲學(xué)貢獻(xiàn)量分析，將車身及零部件模態(tài)分析的第一階非零固有頻率作為目標(biāo)函數(shù)。同時(shí)，為了保證汽車的安全性和實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，還將車身的靜態(tài)彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度以及車身和零部件的質(zhì)量作為優(yōu)化目標(biāo)。將對汽車NVH特性的單目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)涉及汽車NVH特性、安全性和輕量化的多目標(biāo)優(yōu)化。采用多目標(biāo)遺傳算法對建立的多目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，該算法可在全局范圍內(nèi)對可行解進(jìn)行搜索，并具有收斂快等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)化時(shí)，可行域設(shè)定為車身覆蓋件的厚度范圍和材料的物理特性范圍等。通過優(yōu)化算法在可行域內(nèi)的遺傳迭代，最終得到最優(yōu)的可行方案。需要注意，這種優(yōu)化策略沒有考慮最優(yōu)可行方案的魯棒性，這將是下一步研究的重點(diǎn)。

Alexander Rabofsky et al. SAE 2016-01-1776.

編譯：陳丁躍