传递路径分析法(TPA)进行车内噪声优化的应用研究.docx

传递路径分析法（TPA）进行车内噪声优化的应用研究作者：李传兵摘要：本文基于传递路径分析方法并使用LMS公司的相关软件，对开发中的某车型的车内轰鸣噪声问题进行了分析，找出了对车内轰鸣声贡献最大的传递路径，并通过有针对性地结构改进，有效地消除了该转速下的轰鸣声问题。关键词：NVH传递路径分析法（TPA，Transferpathanalysis）贡献量分析车内振动噪声可以看成是由多个激励经过多条传递路径到达目标点叠加而成的，如果能准确地判断出各主要激励源和传递路径的贡献量，并针对贡献量大的激励源和传递路径作相应的优化改进，则NVH改进工作效率能得到大大的提高。为此，在汽车的NVH性能分析中，常常将汽车简化为由激励源（振动源、噪声源）、传递路径和响应点组成的动态系统。能同时考虑激励源和传递路径的传递路径分析法在汽车NVH性能开发中得到了广泛关注，各专业公司都纷纷开发专门的商业化测试分析系统，LMS的TPA分析软件无疑是其中的杰出代表，已成为在汽车领域应用最广泛的商业系统之一。传递路径分析方法可以用于结构传播噪声和空气传播噪声问题的诊断、分析和优化，本文将以某车型的结构传播噪声优化为例，详细阐述LMS传递路径分析方法的实际应用过程和效果。一、（结构）传递路径分析法基本原理假设汽车受m个激励力作用，每一激励力都有x、y、z三个方向分量，每一激励力分量都对应着n个特定的传递路径，那么这个激励力分量和对应的某个传递路径就产生一个系统响应分量。以车内噪声声压作为系统响应，在线性系统的假设基础上，这个由于结构力输入产生的声压则可以表示为：

上式中，(ω)mnkH是传递函数，(ω)nkF是激励力。由上式所知，激励力和频响函数是TPA分析的输入量，因此进行TPA分析需要做的工作主要为：􀂾激励力获取：获取激励力的方法有多种，有直接测量法、复刚度计算法以及矩阵求逆法，这些方法各有优缺点和适应性，需要根据实际情况来选用。在很多时候，激励力获取的准确程度会直接影响到TPA分析的成败。关于激励力的测试和计算方法已有很多详细的论述，本文从略。􀂾路径频响函数获取：对于结构声，称激励源侧为主动方，目标点侧为被动方。以动力总成系统为例，则悬置的HYPERLINK"http://cn.newmaker.com/cat_1020003.html"\t"_blank"发动机侧为主动方，悬置的车身侧为被动方，被动方与主动方通过悬置或者橡胶等连接在一起，称之为耦合件。所谓的结构传函一般指耦合件的被动方到目标点的传递路径函数。􀂾响应合成：按照源、路径、响应模型对已获得的激励力和路径频响函数进行合成，计算出系统的响应，并与实测响应进行比较，判断综合效果。只有合成结果达到一定的准确度，各路径的贡献量分析才有了基础。􀂾贡献量分析：计算各传递路径的贡献量，并对主要贡献量的传递路径进行激励力和路径传函分析，并以此判断这些主要传递路径中该重点对激励力还是路径进行改进。二、TPA测试基本步骤2.1典型工况下车内振动噪声信号拾取：在声学转鼓上，挂二档或者三档，1000-6000rpm缓加速，测量车内目标点信号；2.2典型工况下车内目标点弱点分析：通过频谱分析、阶次分析等手段，确定引起噪声或者振动峰值的频率与阶次，比如2阶、4阶；2.3TPA分析模型建立：根据具体车型的情况，建立传递函数分析的模型，确定激励点个数、参照点个数及具体位置；2.4典型工况下激励点位置运行工况数据拾取：测量并保存激励点3个自由度的加速度数据信号，提取2、4阶信号留作分析，该步骤可以在2.1中同步进行；2.5典型工况下参照点位置运行工况数据拾取：测量并保存参照点3个自由度的加速度数据信号，提取2、4阶信号留作分析，该步骤可以在2.1中同步进行；2.6用锤击法或者激振器进行传递函数测试：测试激励点—目标点、激励点-参照点、激励点-激励点之间传递函数，用于激励力分析及各路径贡献量分析；2.7数据汇总处理：将TPA分析所需要的数据（包括FRF、运行工况数据、目标点实际测试值及悬置刚度值）汇总到一个项目中，然后将其转化为Cada_X项目文件。2.8TPA软件模块分析，计算所有路径对车内目标点的贡献：在TPA分析模块中，可以进行激励力计算、各路径贡献量分析、各子系统贡献总量分析等等。根据分析结果可以知道，对于车内目标点信号在某转速下各阶次（如2阶）分量：最主要的贡献路径，各路径起点处的激励力，是否结构问题占主导等。下面将以实际例子来进行说明。三、应用举例在仅考虑结构传递的前提下，为了研究某车型（以下称A车）在各转速下发动机振动对车内振动噪声的贡献状况，我们进行了由发动机振动到车内目标点（驾驶员右耳、座椅振动等）的传递路径分析（TPA），找到了主要的贡献路径，然后根据TPA的试验结果有针对性地进行了优化修改，大大提高了NVH