预测路面噪声的四个步骤 - 与现代汽车集团的合作项目
由于没有内燃机声音的掩盖，路面噪声在电动汽车 (EV) 中愈发突出，已经成为驾驶员和乘客感受到的主要噪声来源。路面噪声几乎在所有驾驶条件下都存在。然而，预测路面噪声是一道众所周知的难题，也是电动汽车工程师面临的关键问题之一。
“如何在各个开发阶段根据各种驾驶条件和车辆型号来可靠地评估路面噪声？”
这个问题由现代汽车集团 (HMG) 的一支研究团队提出。HMG 因其在汽车技术领域的开创性工作而备受推崇。他们在路面噪声方面拥有扎实的专业知识，并希望加以进一步的扩展。
HMG 工程师已经开始探索如何综合使用测试和仿真技术来创建更可靠的数字孪生。特别是，他们希望确定悬架模型的特性，专注于创建与仿真模型相兼容的测试模型。然而，他们遇到了巨大的困难。
步骤 1：了解每个子系统的边界
正如汽车工程师所知，测量各个组件的路面噪声贡献度是一大难题。噪声主要来自车轮、悬架还是车身？第一个挑战是如何将每个子系统的运行边界条件放在更大的装配中加以理解。我们在自由设置中进行了结构测试。由于子系统相互影响，很难获得正确的表示。
在 Simcenter 工程和咨询服务部门，我们致力于帮助客户解决复杂问题并实现其技术和业务目标。我们的工作很有趣，因为我们会使用所需的技能和资源完成任务，并与硬件、软件和人员进行合作。因此，当 HMG 的高级研究工程师朴尚英 (Sangyoung Park) 询问我们是否可以与他的团队合作时，我们很乐意提供帮助。
步骤 2：分离悬架
我们首先关注作为噪声源的轮胎与车身之间的关系，包括作为接收器的悬架。我们使用基于组件的传递路径分析 (TPA) 来了解每个子结构的性质并估算载荷。通过由 HMG 工程师确认在不同汽车上使用这些载荷和轮胎表示可以准确预测路面噪声，我们验证了这种估算独立轮胎载荷的方法。
阅读此白皮书，了解有关基于组件的 TPA 方法的更多信息。
带着信心，我们继续使用基于频域的子结构 (FBS) 来了解车身、悬架和车轮的贡献。由于悬架是一系列在特定预载荷下工作的不同组件，因此无法在自由条件下轻松测量它。为此，我们使用了新的 FBS 解耦技术，通过消除支撑结构或试验台的影响来确定组件振动行为的特征。
2022 年 6 月，在奥地利格拉茨举行的 ISNVH 大会上，我们与 HMG 共同提交了一篇论文，论述了首个基于测试的悬挂装配识别方法（包括预载荷和运行非线性行为）。单击此链接可阅读技术论文：面向路面噪声应用的悬挂级别 FBS 解耦。
步骤 3：设计、构建和验证试验台
为了应用 FBS 解耦技术，我们设计、构建和验证了一个定制的试验台以评估悬架模型。该试验台必须设计为可供 HMG 工程师以后在内部使用，并支持在接口点安装不同的悬架。
我们两支团队展开了紧密合作。比利时鲁汶的工程服务团队负责创建 CAD 文件，给出建议的传感器和激励位置，并将这些文件发送给韩国的 HMG 团队。在那里，测试工程师使用这些 CAD 模型来制作仪器，测量所需的传递函数，并向比利时提供反馈以做进一步验证。
在确定了理想的测试设置、传感器位置并确保其便于使用后，我们使用夹具在适当的边界条件和正确的预载荷下测试了一个代表性的集成式前悬架模型。
我们测量了整个装配的行为。接下来，我们从整体装配中物理移除了悬架，仅重新测量了试验台。通过密集的迭代过程，我们逐步验证了结果。通过从整体装配中减去仅对试验台测量而得到的数据，我们生成了实际的测试数据，并据此建立了悬架的虚拟模型。
步骤 4：预测 NVH 系统性能
该过程的下一步是组装所有组件，并将轮胎载荷施加到整车装配或数字孪生上以监听和验证路面噪声。
当您拥有根据真实测量数据得到的虚拟模型时，您就会知道它是可供监听的可靠模型。如果对听到的声音不满意，您可以修改并再次监听它。您可以设置目标，并根据每个组件的贡献选择理想的声音。对于设计工程师来说，这意味着更高的灵活性。
该试验台已交付给 HMG 供其在现场使用。它能够对研究的悬架进行详细分析、测量其他悬架、更换悬架组件或安装支架以及进行各种修改等，并可以研究它们对路面噪声的影响。这标志着该公司在虚拟预测车辆 NVH 性能以及转向基于模型的虚拟车辆开发方面迈出了重要一步。
查阅这篇车辆 NVH 预测博文，了解有关如何使用虚拟原型掌握 NVH 性能的更多信息。
团队合作让梦想成真
这个多阶段项目有着很高的标准和期望。一方面，我们推动自己在这个项目中进行工程创新，同时西门子和 HMG 的工程师之间也展开了紧密的合作。我们相信这是 FBS 解耦方法的首次商业应用，并为我们制作的精密测试夹具而感到自豪。
两支团队将继续合作。我们现在的重点是创建一个包含不同轮胎和悬架测试结果的数据库，以便 HMG 设计工程师可以输入目标和参数、选择选项并轻松切换它们，直到找到理想的路面噪声组合。
在此信息图中了解有关电动汽车路面噪声挑战以及如何使用 Simcenter 仿真和测试解决方案的更多信息。
分享路面噪声预测见解
在 11 月 30 日，朴尚英作为演讲嘉宾参加了现场网络研讨会：路面噪声预测 - 用于虚拟 NVH 开发的 MBSE 方法。
他讨论了 NVH 车辆模型项目的方法、结果和成就，与西门子的合作以及 HMG 为电动汽车路面噪声优化制定的路线图。
该网络研讨会解决了构建良好车辆模型的挑战，描述了基于 CAE 和测试的组件表示，并演示了如何定义不变载荷。它解释了如何处理与车辆强耦合的声源（例如轮胎）并对其建模。它还探讨了哪些工具可以轻松地将一个组件或子系统替换为替代版本。
