开发汽车内饰件与Squeak和Rattle模拟

在汽车行业，顾客满意度的一个日益重要的组成部分是Squeak和Rattle的性能。通常新车的Squeak和Rattle性能在生产开始前的整个验证阶段都要进行测试。为了在验证过程中减少Squeak和Rattle问题，需要一个可靠的设计。

该公司利用了一个综合的Squeak和Rattle模拟工具，为通用汽车项目获得了“正确的第一时间”设计，并避免了不必要的开发循环。在有效地使用仿真工具之前，必须知道零件动态行为的正确表示。为此，采用三维扫描振动计对汽车内部各部件的动态特性进行测量，以增强模态相关性。

仿真工具与三维振动计数据帮助工程师更好地理解如何正确组装汽车内饰部件，以避免令人不安的吱吱声。

介绍

在车辆中产生的吱吱嘎嘎(S&R)是一种极其复杂的噪声现象。很大范围的因素，包括表面加工、公差、道路载荷、材料对、装配、制造和零件之间的相对位移，都可以影响S&R的数量。在这些因素中，只有一个因素，即相对位移，总能与S&R问题联系起来。

当试图模拟S&R现象时，关注相对位移是很重要的。在普通车辆中，仪表板的内部装配是最复杂的，因为不同的部件和仪表被安装在一起。所有这些部分之间的相对位移必须加以控制，以避免S&R问题。

参数定义

对仪表板的详细检查确定了许多关键因素，为了测量相对位移，必须在仿真模型中表示这些因素(图1)。这些参数对于与S&R仿真相关的所有内部组件都是有效的。

整体刚度对相对位移有较大影响。这种影响与内部安装点的位置和数量密切相关。局部刚度、夹头刚度和卡断刚度对相对位移也是至关重要的。

在模拟中，除了考虑刚度外，还必须考虑两部分可能接触的区域的局部几何形状。此外，外加荷载对系统性能也有决定性的影响。

太低的负载水平不太可能导致任何S&R问题，但太高的负载水平总是会导致问题。因此，定义一个实际的负载是至关重要的。相对位移是仿真的输出，在局部坐标系和全局坐标系中都进行了处理。

图1:S&R仿真模型参数定义。

在开发过程中，应用了不同类型的分析。这些分析的输出适应于内部装配的细节水平:

• 模态分析首先关注主要的结构部分。
• 当结构变得更加详细时，瞬态分析允许研究由于脉冲载荷导致的整体结构部件之间的相对位移。
• 最后，结合EDAG的EdWare软件进行频率响应分析，对完成的详细模型进行Squeak和Rattle仿真。在对相对位移进行后处理时，采用实测加速度数据作为载荷，利用“SAR线”技术考虑局部接触几何。

模态分析和模态相关

欧宝徽章仪表板是一个复杂的结构，由许多塑料部件组成。这些塑料部件的材料数据(例如杨氏模量)和有限元(FE)表示与白色结构的钢体相比都不明确。

来自材料供应商的数据不能用于模拟，因为箔和泡沫以及载体结构是作为一种复合材料。因此，为了提高仿真能力，必须进行模态相关工作和直接测量。

采用多个加速度计来捕捉结构的整体变形。相关性的关键结果是，只有最低阶模态正确地表示，而高阶模态不相关，这表明塑料材料的数据必须发生相当大的变化。

三维扫描振动计的模态相关

一个Polytec三维扫描振动计用于结构测量，以在局部和全局水平上优化模态相关性(图2)。这种方法有两个关键好处。第一个好处是无需使用相对较重的加速度计和由此产生的质量载荷。回溯反射带可以与振动计一起使用，允许测量轻量的装饰部件。

第二个好处是，与通道数量有限的单个加速度计相比，可以测量更多的点。这项相关工作的初步结果清楚地表明，在地方一级有改进线性模拟模型的空间。

改进涉及更好地理解在仿真模型中连接各个部件的最佳方法。该模型允许用户在早期阶段进行侧研究，为设计工程师提供如何以最有效的方式改变刚度的建议，例如使用不同的安装点位置或不同的材料(如玻璃纤维增强)。亚博网站下载

设计准则包括模态振型连续性和模态频率。通过检查模态振型，可以很容易地确定附加肋和加强筋的位置。由于模态分析可以在设计项目的早期就开始，因此有足够的时间来实现大多数这些加强。

图2:用三维扫描振动计测量仪表板的工作挠度形状进行模态相关。

振动计独特地使测量轻量化的零件

扫描振动计使精确的振动测量轻量化零件成为可能。传统的方法，利用接触式加速度计，掺入额外的刚度和质量的动态响应。Insignia的地板控制台装饰部分的仿真模型和测试设置如图3所示。

扫描式测振仪的结果表明，这是首次对该零件进行位移测量。为了提取特征模态，将三维扫描测振仪测量到的数据以UNV格式导出，然后导入LMS Test中。实测模态和计算模态均进入LMS Vlab进行模态相关分析。

这个相对简单的有限元模型以极好的精度证明了零件的动力学行为。即使将所有测点都考虑在内(见表和图4)，前10个特征模态的MAC值(Modal Assurance Criterion)也非常好，优于0.8。

图3:仿真模型和配平部分的楼板控制台，在一个夹具内进行测振仪的测试。

图4:图的MAC值的模态相关。

结论

S&R模拟的目的是尽可能准确地显示内部结构的动力行为，以便能够将相对位移与实际的S&R现象联系起来。模态相关的结果表明，线性仿真模型可以利用较好的塑性材料数据准确地计算出最低的全局模态(高阶模态相关性仍然不令人满意)。

这种能力也使模态分析成为支持室内设计过程的一个强大的工具，在初步阶段。一个三维扫描振动计用于测量内部部件的动态行为，以在局部水平上优化模态相关。这种相关性导致更好地理解如何组装内部部件，以最小化S&R问题。

此信息已从Polytec提供的材料中获取、审查和改编。亚博网站下载

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