Altair异响分析模块SnRD软件介绍

随着国内汽车研发技术的日趋成熟，汽车主要性能如主被动安全性能、动力性、NVH及舒适性已经全面赶超同等价位的合资品牌。国产自主品牌越来越受到国内用户的青睐，同时用户对产品品质的感知度也逐渐提高，越来越多的消费者将注意力放在舒适性设计上，作为舒适性一个重要的影响因素，异响问题很大程度上决定消费者对产品品质的认知。另外我们越来越多的认识到，对于异响问题的控制，尽早的发现问题并提出设计方案才能从根本上控制异响风险，并且降低后期问题解决所需的财力物力及时间成本。

Altair Engineering, Inc. 是世界领先的工程设计技术开发者，同时，也是一家具有全球深厚工程技术底蕴的优秀CAE工程咨询公司。Altair公司在CAE建模、有限元分析、可视化、结构优化和过程自动化等领域的软件产品始终站在技术的最前沿，为全球客户提供最先进的产品工程解决方案，引领工程技术的世界潮流。其产品SnRD（Squeak and rattle director）是在其主打仿真分析平台hyper-works基础上，结合异响E-line分析方法开发出来的能够进行前处理、后处理的异响分析工具。它采用时域相对位移方法来对异响问题进行量化分析，避免了以往对于异响问题仿真响应与实际问题联系不紧密，目标值设定难的问题。使用，用户可以方便的进行前处理，如材料定义、DTS数据管理、E-line创建、工况定义等；后处理，如异响风险位置显示、曲线查看、结果比对等操作。工具还提供了强大的诊断功能，让工程师快速检查结构问题，对风险问题进行改进，降低开发周期和提升产品后期问题发生概率。

一． 时域相对位移方法评估异响 

1）异响问题量化

可以将异响问题划分为Rattle（敲击声）和squeak（摩擦声）两类。前者Rattle多发生在具有gap>0及gap<0但是不存在预压紧的部件连接界面处。车辆在粗糙路面行驶时，路面载荷往往具有高幅值低频特征，这使得车身及内饰件往往处于强迫响应和共振响应状态，那么在这些连接界面处，两侧结构的法向相对运动超过一定位移，从而发生敲击声，这就是Rattle的发生机理。如果这样的相对运动发生在两个具有预压紧的连接面内，那么不同材料之间将会存在摩擦音的风险，这就是Squeak产生的原因。

借助于分析方法，在零部件的接触面（边）布置若干个位移传感器（虚拟），检测所有可能发生异响问题的界面，把这种方法叫做E-ling方法。

当然无论是敲击还是摩擦，如果在一个时间历程中只发生了一次或者有限次，那么对于实车并不会对使用者产生不好的影响，因此对于异响问题的界定，我们采用统计学工具进行评价。

Fig1. Altair S&R解决方案

2）S&R问题的CAE解决方案

将S&R问题和相对位移建立联系之后，我们将利用早期的车身及内饰件开发数据建立专门的异响分析模型，通过经验载荷及路试实测载荷加载，利用CAE手段计算并提取这些界面之间的相对位移，结合统计学工具对这些结果进行评价。将这样的工作尽早的介入到车身及内饰件的开发中，可以最大化的发挥CAE对S&R问题预测及控制，降低后期问题整改成本，缩短开发周期。

Fig2.异响分析在产品开发阶段的应用

3）S&R问题分析范围

异响问题常常涉及到的系统包括车身、底盘、内外饰、闭合件、约束系统及线束，对于底盘、约束系统和线束，我们可以通过合理的Gap尺寸设计进行问题规避，但是对于车身、内外饰、闭合件，这些系统，由于其Gap设计数量级相对较小，同时，由于工作工况的存在，这些系统中的界面是动态存在的，因此无法通过静态、宏观的尺寸工程进行规避，所以对于早期异响风险控制，主要针对车身、闭合件、内外饰进行。

4）S&R载荷获取

在不同设计阶段，对各个子系统及集成后的内饰车身采用不同的载荷进行加载分析，可供使用的载荷包括Sin-Sweep载荷，台架测试载荷，使用工况载荷三种。这三种载荷的使用条件如下表所示：

Tab1. S&R仿真分析载荷类型

Fig3.仿真分析载荷

5）工况定义及后处理工具SnRD

采用Altair专业的SnRD分析工具，可方便快捷的定义S&R所需的模型和工况，采用OptiStruct加速求解，对工况进行快速求解，集成SnRD后的HyperGraph，具有统计数理分析功能，可对S&R结果进行自动及批量化处理，同时提供了模态贡献量及灵敏度分析，让问题诊断变得高效。

Fig4.SnRD前后处理

6）结果评价

SnRD异响解决方案中，将Rattle和Squeak通过相对位移进行了量化，最终实现了对S&R问题的量化评价。同时，异响问题具有一定的环境灵敏度，例如受温度、湿度、预压紧、材料特性，以及装配容差设计、车身焊点失效等因素影响，使用统计数据作为评价值，使用统计方法对分析结果进行处理。

Fig5.统计方法结果评价

Rattle评价：30%HV和Gap-Torlerence比较

Squeak评价：30%HV和impulse rate比较（impulse rate为材料对stick-slip特性值，需要对应的测试支持）

7）解决方案

可以看到无论是Rattle还是Squeak，他们具有统一的量化方法-相对位移，因此对于Rattle和Squeak的风险控制主要由三个方面进行，一方面通过结构调整抑制界面相对位移；另一方面，可通过调整尺寸公差降低异响发生概率；最后对于不可避免的界面接触，可通过界面材料处理进行异响问题规避。

Tab3. 异响仿真各个阶段问题优化策略