汽车NVH一本通——建模、优化与应用

在汽车行业工作近十二年了，一直以来想梳理和总结从事汽车NVH工作以来的相关经验和心得，记得在七年前就写过这本书的初步目录。在当时编写的目录中，完整地描述了本书的框架，当然在那时还只是雏形，其目的主要是想把自己从事的全套整车NVH结构仿真的流程进行梳理，包括最基础的建模要求、整车模型的划分、各系统的建模细节、各系统的组装、整车NVH模型的组装以及相关的工程分析。虽然这些都是基础，也不是很高深，但是里面的一些流程和处理细节，以及特点和技巧等值得反复回味和学习。
从开始想整理这方面的内容，到最终去做，中间经历了很多的曲折，完全没有想到其工作量之大，一度在思考做这件事的意义和价值。当今社会信息网络非常发达，远超十多年前，记得当时在网上一看到好资料就收藏，有时还手动一个字一个字地复制编写保存；各种汽车NVH相关的学习资料、书籍、论坛等收藏了不少，看了很多，收获也很多，但还是有些没有看完。虽然网络以及市场上相关NVH的书籍不少，但是一直没有找到一本完整的关于整车NVH建模及工程分析的书籍，这也进一步促进了我想继续完成这件事情。
在正式编写这本书之前，我在我创建的公众号“CAE之家”以及相关的仿真平台上分享了很多实操级的NVH相关内容，基本上都是流程式的内容。有人说这些都是很基础的内容，太“LOW”了，拿不上台面；也有人说这块内容其实挺实用的，我自己在公众号写文章时也曾想过这些事情。但是想想CAE或NVH相关的理论已经很成熟，况且我们在学校也学习了很多的相关知识，作为过来人，都有一种感觉，如果纯粹讲理论总难免让人感到“枯燥乏味”；大部分人都想来点实际的，即能完成一个让人有“成就感”的操作。理论在我们学习CAE或NVH的路上确实很重要，但是就像我们学习吉他等乐器一样，如果一开始说一大堆基础的理论，我想很多人都会退缩。
记得在大学期间学习弹吉他，当时觉得Beyond的《光辉岁月》这首曲子非常好听，反复听；正好有个室友会弹吉他，所以刚开始拿奖学金买了把木吉他，跟着室友学习按和弦和指法等。开始学习的时候并没有学习什么乐理知识，从最基本的C和弦和最基础的指法开始；在学会了弹奏一些歌曲之后，就开始穿插学习相关的乐理知识。这件事也再一次告诉我们，学习一种新的东西，首先是爱上它，爱上它的前提是你得去体会；就像我们从事CAE分析一样，从基础的几何处理、划分网格、赋材料、赋属性、设置载荷及工况、设置求解参数和输出，通过计算得到应力结果。只有走过这整个流程，而且都是你亲自操作过，并且还得到了分析结果，这时你就会感觉到很兴奋。在完成这些之后，我们会对结果进行思考，这个计算到底对不对，建模有没有问题，处理细节有没有差错，之后可能会回顾或查找相关的理论再进行验证，或者请教前辈；这整个过程就是学习实操—结果分析—理论再学习的过程。当我们学会了这些实操，同时还解决了很多的实际工程问题后，我们就会信心倍增，同时对理论学习也会更加渴望，这样在专业的路上才会成长得更快，心态也会更加平稳。
这些想法，更加坚定了我完成这项工作的信心，从最基础的建模开始，包括处理细节、流程以及穿插一些理论的讨论，同时讲述如何在实际工程中应用等。在整理这些内容的时候我一直是站在初学者的角度和立场，所以花费了很多的时间和精力，也参考了很多的资料和文献；但是总感觉不够全面，总觉得有些遗漏，也总想把流程及细节讲述得更加具体，力求做得更好。
俗话说“NVH是一门玄学”，确实如此，不仅在建模上，而且在解决工程问题中同样如此。比如一个简单的密封条建模，可能方法有多种，只是有的高效一点，有的慢一点，但是最终结果都能实现；再比如在TB建模中，关于后视镜的模拟，方法就有很多种，有的采用RBE3 CONM2，也有的采用RBE2 CONM2，至于哪一种完全准确，还真不好说，只是通过对标一些车型，以及结合后视镜的结构和安装方式进行分析后，才会发现RBE2 CONM2精度相对高一点，所以很多企业在处理这类问题时就统一采用这种方式了。在解决实际问题过程中，有时按正常的流程结果往往达不到理想的预期，而调整一下相关的策略就可能解决了，这或许就是汽车NVH的奥妙之处，也是吸引人的地方。
致谢
在编写本书的过程中，得到了很多好友的帮助和支持，也特别感谢我的家人。
衷心感谢华南理工大学上官文斌教授和上汽通用五菱汽车股份有限公司吕兆平专家在百忙之中抽出时间帮忙指导和给愚作撰写序言。
衷心感谢青岛理工大学曹金凤博士、国创能源仿真总监江丙云博士、模态空间创始人谭祥军老师以及浙江吉智新能源汽车科技有限公司NVH仿真负责人陈馨蕊博士等行业专家的指点；感谢诸位老师在百忙之中抽出时间撰写荐言，特别感谢曹老师和江博士在图书出版过程中给予的指导和帮助。
在编写本书的过程中，参考了一些相关的书籍和文献，在此感谢这些作者的劳动和付出。
由于笔者水平有限，书中难免出现错误和纰漏，敬请各位专家和广大读者对本书内容进行批评指正，并欢迎通过电子邮件chengchuansheng8@163.com或公众号“CAE之家”留言与笔者交流讨论。同时我也会在公众号上持续更新CAE相关知识，敬请各位关注我的公众号，以下是我的公众号“CAE之家”的二维码。
最后，由衷感谢一直支持、鼓励和鞭策过我的广大朋友们；希望这本书在您学习NVH仿真的征程中有所帮助，也希望更多的同行分享自己的专业知识和经验。
成传胜

本书在简要讲解汽车NVH相关理论的基础上，全面地阐述了整车各系统NVH建模及分析功能模块的使用方法和技巧，包含丰富的优化问题方法和思路，以及工程应用实例。本书分为两篇，共30章。上篇为整车NVH建模技巧及流程，侧重于各系统的建模及总成装配的方法和技巧，包括第2～15章；下篇为整车NVH工程应用及解决方案,侧重于实际工程的应用，包括第16～30章。本书详细介绍了多种动刚度分析方法、多种结果处理方法以及优化流程和技巧，包括振动传递函数、噪声传递函数、传递路径多种分析方法以及优化流程和技巧，传动轴实际问题的解决方法和思路，车身阻尼片、钣金灵敏度、接头灵敏度等的拓扑优化方法，以及整车多种超单元建模流程及分析方法。
本书是学习结构及NVH分析技术的手册，可作为从事机械、汽车、航空航天、船舶、电子等行业工程技术人员的自学或参考用书，也可作为理工科院校相关专业师生的教学用书。

序一
序二
序三
序四
前言
上篇整车NVH建模技巧及流程
第1章绪论
1.1整车NVH开发背景
1.1.1NVH性能开发流程
1.1.2NVH仿真分析
1.1.3NVH仿真分析常用术语
1.1.4NVH仿真的频率段划分
1.2汽车NVH仿真的主要内容
1.2.1汽车NVH仿真类型
1.2.2汽车NVH仿真内容
1.3NVH仿真目标或参考值来源
1.4本书的主要特色和价值
1.4.1主要特色
1.4.2主要价值
1.5本书的主要内容
第2章整车NVH总成建模要求及网格划分规范
2.1整车NVH模型总成建模要求
2.1.1整车NVH模型建模模板
2.1.2整车NVH模型单位说明
2.1.3整车NVH网格尺寸要求
2.1.4整车NVH网格单元质量检查原则
2.1.5网格单元质量要求
2.2整车模型装配规则
2.2.1整车模型命名规则
2.2.2整车模型编号范围规则
2.2.3整车模型关键连接建模规则
2.3整车NVH模型建模思路
2.3.1采用头文件模块化建模
2.3.2界面建模
2.4整车NVH模型建模要求
2.4.1孔的建模规则
2.4.2凸台的建模规则
2.4.3翻边的建模规则
2.4.4倒圆角的建模规则
2.4.5包边的建模规则
2.5小结
思考题
第3章白车身及焊点焊缝胶粘模型处理方法
3.1白车身总成建模流程
3.1.1焊点的焊核创建方法
3.1.2二层焊点的创建方法
3.1.3三层焊点的创建方法
3.1.4白车身焊缝的建模方法
3.1.5白车身螺栓的建模方法
3.1.6白车身粘胶连接的建模方法
3.1.7白车身PLOTEL单元的建模方法
3.2白车身总成模态分析及识别流程
3.2.1白车身模态分析流程
3.2.2白车身模态识别分析流程
3.3小结
思考题
第4章闭合件模型的处理方法及难点
4.1侧门总成及建模
4.1.1侧门结构及组成
4.1.2门盖密封条结构及组成
4.2门盖铰链的建模方法
4.2.1铰链采用RBE2建模基本操作流程
4.2.2铰链采用RBE2 CBAR单元建模基本操作流程
4.3门盖总成及附件的建模方法
4.3.1门盖锁的组成及建模方法
4.3.2门盖密封条的建模方法
4.3.3门盖膨胀胶的生成方法
4.3.4门盖内饰附件的建模
4.4尾门锁扣建模流程
4.4.1尾门锁扣坐标系建立方法
4.4.2尾门限位块的建模流程
4.4.3尾门气弹簧的建模流程
4.5闭合件系统的模态验算
4.6小结
思考题
第5章转向系统模型的处理方法及难点
5.1转向系统建模流程
5.1.1转向系统参数准备
5.1.2转向系统建模
5.1.3转向机齿轮齿条模拟
5.2MPC介绍
5.2.1MPC的相关概念
5.2.2MPC建模
5.3转向系统模态分析
5.3.1转向系统模态分析设置
5.3.2转向系统模态计算
5.4小结
思考题
第6章座椅模型的处理方法及难点
6.1座椅的组成和功用
6.2座椅系统有限元建模
6.2.1前排座椅系统建模
6.2.2后排座椅系统建模
6.2.3座椅座垫及附件建模
6.3座椅系统的模态分析及结果读取
6.3.1座椅系统模态分析设置
6.3.2座椅系统模态分析结果
6.4座椅系统的性能要求
6.4.1座椅系统的NVH性能要求
6.4.2座椅系统的可靠性要求
6.5小结
思考题
第7章内外饰模型的处理方法及难点
7.1内外饰的建模
7.1.1集中质量建模
7.1.2非结构质量建模
7.1.3电池包建模
7.1.4常见材料参数列表
7.2小结
思考题
第8章密封条模型的处理方法及难点
8.1密封条的分类及功能
8.1.1密封条的分类
8.1.2密封性要求及密封结构特点
8.2密封条的建模流程
8.2.1密封条属性及模拟方式
8.2.2密封条建模方法
8.3小结
思考题
第9章TB模型的处理方法及Include关键运用
9.1TB模型装配的目的
9.1.1TB模型的组成
9.1.2TB装配方法
9.2TB模型的创建方法及流程
9.2.1TB模型装配方法一
9.2.2TB模型装配方法二
9.2.3TB模型模态计算
9.3小结
思考题
第10章减振器及弹簧的模型处理方法及难点
10.1前减振器系统建模
10.1.1前减振器部件建模流程
10.1.2前螺旋弹簧建模流程
10.2后减振器系统建模
10.2.1后减振器部件建模流程
10.2.2后螺旋弹簧建模流程
10.3减振器运动模式模拟方法
10.3.1减振器的功能和作用
10.3.2减振器运动模式模拟流程
10.4小结
思考题
第11章动力总成模型的处理方法及难点
11.1动力总成NVH建模流程
11.1.1动力总成相关参数
11.1.2动力总成部件建模流程
11.1.3动力总成动力传递建模方法
11.2动力总成NVH模型验证及模态分析
11.2.1动力总成传动比验证
11.2.2动力总成模态验证
11.3小结
思考题
第12章传动轴系统模型的处理方法及难点
12.1传动轴的组成及功用
12.1.1传动轴的组成
12.1.2传动轴的功用
12.2实心传动轴建模及分析
12.2.1传动轴万向节建模方法一
12.2.2传动轴万向节建模方法二
12.2.3传动轴万向节建模方法三
12.2.4传动轴万向节建模方法四
12.2.5传动轴万向节不同建模方法结果
12.3空心传动轴建模及分析
12.3.1空心传动轴典型结构图示
12.3.2空心传动轴建模流程
12.3.3空心传动轴模态计算
12.4传动轴模态理论计算公式
12.4.1传动轴模态计算公式
12.4.2传动轴模态与车速之间的关系
12.5传动轴在设计中如何避免共振
12.5.1传动轴的激励模式
12.5.2传动轴动力吸振器理论设计
12.5.3传动轴动力吸振器响应效果计算
12.6小结
思考题
第13章轮胎模型处理方法及难点
13.1轮胎的结构与功能
13.2整车路噪仿真轮胎模型
13.2.1整

本书在简要讲解汽车NVH相关理论的基础上，全面地阐述了整车各系统NVH建模及分析功能模块的使用方法和技巧，包含丰富的优化问题方法和思路，以及工程应用实例。本书分为两篇，共30章。上篇为整车NVH建模技巧及流程，侧重于各系统的建模及总成装配的方法和技巧，包括第2～15章；下篇为整车NVH工程应用及解决方案,侧重于实际工程的应用，包括第16～30章。本书详细介绍了多种动刚度分析方法、多种结果处理方法以及优化流程和技巧，包括振动传递函数、噪声传递函数、传递路径多种分析方法以及优化流程和技巧，传动轴实际问题的解决方法和思路，车身阻尼片、钣金灵敏度、接头灵敏度等的拓扑优化方法，以及整车多种超单元建模流程及分析方法。
本书是学习结构及NVH分析技术的手册，可作为从事机械、汽车、航空航天、船舶、电子等行业工程技术人员的自学或参考用书，也可作为理工科院校相关专业师生的教学用书。

这是一本为战斗在汽车NVH设计一线工程技术人员提供助力的书。本书作者是从事17年汽车NVH工作的高级工程师，是多个汽车项目的NVH负责人，积攒了大量NVH设计经验。他业余时间创建公众号“CAE之家”分享仿真专业知识，给很多同行提供了建议。为了体现本书“内容实用、贴近实战”的特色，作者收集了大量资料，包括近80个工程应用案例、包含全车15个子系统和整车的建模及分析，详细介绍了近100个功能模块的使用方法和实战技巧。为了更好地展现内容，我们采用了全彩印刷，80克胶版纸，将给您带来良好的阅读体验和。