摘要：控制噪声、振动和声振粗糙度 （NVH） 对于满足汽车市场客户的期望至关重要。历史上，NVH 是在开发后期，即构建物理原型之后进行研究的，修复 NVH 问题的返工可能成本高昂，并且会增加车辆重量。在这篇博文中，我们展示了统一建模和仿真 （MODSIM） 如何在开

控制噪声、振动和声振粗糙度 （NVH） 对于满足汽车市场客户的期望至关重要。历史上，NVH 是在开发后期，即构建物理原型之后进行研究的，修复 NVH 问题的返工可能成本高昂，并且会增加车辆重量。在这篇博文中，我们展示了统一建模和仿真 （MODSIM） 如何在开发的任何阶段揭示噪声和振动问题，使工程师能够在进行设计之前发现并解决问题，并找到噪声和振动的根本原因。MODSIM 可加速产品开发并降低后期 NVH 问题的风险。

汽车设计中的噪声和振动挑战

在竞争激烈的汽车市场中，制造商已经将性能、价格和效率推向了极限。在如此紧张的市场中，乘坐体验可能是导致客户选择一种车型而不是另一种车型的决定性因素。一些驾驶员希望获得安静、平稳和舒适的乘坐体验，而另一些驾驶员则更喜欢运动感。根据目标客户的愿望优化噪声、振动和声振粗糙度 （NVH） 有助于产品模型脱颖而出。

向电动汽车 （EV） 的过渡为控制噪声和振动特性带来了新的挑战。EV 电池非常重，因此需要在车辆的其他位置减轻重量。这会导致更薄、刚度更小的车身结构并缩小绝缘范围。电池组中的结构振动也会导致整个车辆出现 NVH 问题。

传统上，一旦构建了原型，就会在试驾中研究 NVH。但是，如果在开发后期发现问题，则解决这些问题可能会很昂贵，并且可能会延迟整个项目。通常，后期修复仅限于昂贵的对策，这反过来又会增加车辆的重量。

通过仿真更快地解决噪声和振动问题

为了在开发早期识别 NVH 问题，汽车制造商使用仿真。借助汽车的虚拟孪生，工程师无需原型即可分析 NVH。仿真可在开发的任何阶段提供有关设计性能的快速反馈。NVH 可以优化，并与其他设计 KPI（如重量和燃油效率）进行权衡研究。

模态分析将 NVH 的来源可视化，并帮助工程师找到最佳的缓解方法。例如，电池组振动模式会导致令人不快的座椅晃动。通过识别电池的振动模式，工程师可以找到添加额外螺栓的最佳位置。快速优化可最大限度地减少所需的螺栓数量，同时满足所有振动要求。

使用仿真可以减少所需的昂贵原型数量，从而加快开发速度并降低成本。由于可以在进行设计之前测试 NVH 性能，因此降低了风险。优化提供了竞争优势，并允许设计团队努力实现最佳权衡，以满足所有设计要求。

通过统一建模和仿真 （MODSIM） 避免开发之痛

仿真对于任何工程团队来说都是一个强大的工具，但组织问题有时会阻止它充分发挥其潜力。通常，团队是孤立的，并且在每个单独的子系统上工作的团队之间几乎没有联系。然而，NVH 问题通常是由系统级许多不同组件的相互作用产生的。仿真通常仅由与设计无关的专业分析师执行，并且在数字孤岛中工作的部门会导致数据管理延迟。通过统一建模和仿真 （模组).

在使用 MODSIM 的开发周期中，计算机辅助设计 （CAD） 和计算机辅助工程 （CAE） 一起集成到一个无缝的工作流程中：设计师生成的几何图形可以直接用于仿真。这减少了创建仿真就绪模型所需的时间和工作量，并允许随时分析设计 - 甚至在概念阶段。

在传统的设计开发周期中，CAE 分析循环可能需要数周时间，此时设计本身可能已经发生了变化。在 MODSIM 下，CAE 循环发生在与 CAD 相同的统一环境中，设计迭代需要几天而不是几周。所有信息，包括需求、几何体和仿真结果，都存储在基于云的数据模型中，该模型提供单一事实来源，并在整个团队之间提供完整的协作。

用于 NVH 分析的 MODSIM 工作流程示例，从子系统到整个系统级别

车身系统组件及其典型 NVH 分析的示例。

上图显示了在整车 NVH 开发过程中需要考虑的一些分析。每个子系统都在其自己的级别进行评估，但也考虑了完整的系统组合。

从单个零部件到修剪的实体的装配体树。

在 上使用 MODSIMDassault Systèmes 3DEXPERIENCE 平台，工程师有一个用于分析的一步解决方案。单个载荷工况可以应用于零件树中任何位置的子装配体 - 一个用于修剪体模式，一个用于白车身模式 - 但是当需要启动求解器作业时，它们都可以在一个步骤中同时运行。该模拟使用行业标准的结构模拟工具ABAQUS在云中，并且 3DEXPERIENCE 平台在分析分组方式方面具有完全的灵活性。

MODSIM 还支持设计改进研究。分析设计变化可帮助工程师通过改变一组给定的参数来快速改进。这是一个非常简单、易于使用且功能强大的工具，可与标准分析一起运行。以下示例显示了结构电池组模式。这些是避免道路上晃动问题的关键。周边螺栓模式优化有助于实现目标，同时最大限度地降低安装成本。

电池组的参数化设计改进研究，显示了突出显示了最低振动频率模式的结果集合。

要探索具有更大、更复杂的设计变体的产品，工程师可以使用高级 3DEXPERIENCE 应用程序概念结构工程.这可用于构建具有集成网格生成的参数化 CAD 模型。通过调整输入参数，用户可以在短时间内构建和分析各种架构概念。

结论

仿真可帮助汽车工程师从初始概念开始研究车辆开发任何阶段的噪声和振动。在进行设计或构建原型之前，可以识别 NVH 问题，从而降低以后出现问题的风险。仿真还揭示了 NVH 问题的根本原因，允许有针对性的干预措施来减轻噪音，而不是增加增加车辆重量的昂贵对策。MODSIM 将仿真集成到建模过程中，使设计人员能够利用仿真的强大功能来分析和改进他们的设计，并使用参数化设计改进来自动优化 NVH 并在多个因素之间找到最佳权衡。

来源：乌鸦聊汽车