1.本发明涉及车辆摩擦异响预测
技术领域：
：，具体为一种基于相对位移量与相对速度的汽车摩擦异响预测方法。
背景技术：
：：2.车辆异响是指车辆的任一交接处的两个部件由于振动或相互撞击而发生撞击声响的现象，车辆异响主要包括摩擦异响和撞击异响。其中摩擦异响通常产生的原因包括两相互接触的部件之间发生不应有的相对运动、两相互接触的部件之间摩擦系数不兼容、部件设计存在不足和异响敏感区域结构振动过大等。而随着家用车辆的普及，车内乘员对于车辆的质量和驾乘体验有了更高的要求，因此车辆异响也成为衡量汽车制造质量和驾乘舒适性的一个综合性指标。3.现有技术中对于车辆的异响测试多是在样车生产出来后，通过对样车进行路测，从而检测出车辆发生异响的部位，进而对发生异响的部位进行重新设计和优化。但是由于异响的检测需在样车生产完成后进行，使得异响检测的等待时间过长，且当样车发生异响时，需重新对车辆的结构进行设计和优化，导致车辆整体的开发周期过长，从而增大开发成本。因此为改善上述问题，目前对于车辆异响的测试主要是通过预测是否存在摩擦异响的风险，从而预测摩擦异响的位置。4.目前摩擦异响的位置预测，通常是在汽车仿真模型中设置检测节点对，并对汽车仿真模型施加路谱激励，采集检测节点对的相对位移，同时获取试验中发生摩擦异响的异响位移，当相对位移大于异响位移时，即认定该检测节点对为预测的摩擦异响的位置。但是在实际情况中，会出现当某检测节点对被认定为摩擦异响的位置，而使用过程中该检测节点对所在位置发出的异响并不能被车内乘员所感知，也就是说该检测节点对所在位置发出的异响并不会对车内乘员造成影响。对于上述检测节点对所在位置，若再次进行设计、优化和测试，其实是对开发成本的浪费，同时也会增大车辆的整体开发周期。技术实现要素：5.本发明意在提供一种基于相对位移量与相对速度的汽车摩擦异响预测方法，以解决现有技术中无法根据车内乘员对摩擦异响的感知情况来判断是否对该位置重新进行设计、优化和测试，导致开发成本的浪费以及增大开发周期的技术问题。6.本发明提供基础方案是：基于相对位移量与相对速度的汽车摩擦异响预测方法，包括仿真步骤，仿真步骤：在有限元模型的相邻结构上标记仿真节点对，并对有限元模型施加路谱激励进行仿真，获取仿真过程中仿真节点对的仿真相对位移；还包括试验步骤和分析步骤，试验步骤：在与相邻结构相同的材料对上标记试验节点对，并通过摩擦异响试验获取试验节点对的试验相对位移和试验相对速度作为评价标准；仿真步骤中还包括获取仿真过程中仿真节点对的仿真相对速度，施加路谱激励前赋予仿真节点对与运动平面垂直的接触刚度，运动平面与摩擦异响试验中相邻结构的运动平面相同；分析步骤：通过比较仿真相对位移和试验相对位移，以及比较仿真相对速度和试验相对速度生成预测结果。7.名词说明：有限元模型为现有技术中通过软件构建的相邻结构的模型；相邻结构为汽车中存在接触关系的两个零件；路谱激励为仿真实验中为模拟汽车在不同道路上行驶的工况，而作为汽车振动输入的路面不平度。8.基础方案的工作原理及有益效果是：9.通过对有限元模型施加路谱激励进行仿真，以获得更贴近真实驾驶情况的汽车振动情况，使得仿真结果更贴近于汽车真实行驶的结果，提高仿真结果的准确性。10.在施加路谱激励进行仿真前，为仿真节点赋予与运动平面垂直的接触刚度，赋予接触刚度是为了使仿真过程中，相邻结构仅在运动平面上运动，从而使得仿真步骤中与试验步骤中相邻结构的状态一致，从而保证仿真过程和试验过程的一致性，提高预测结果的准确性。同时，接触刚度方向与运动平面垂直，即赋予仿真节点法向接触刚度，从而模拟相邻结构是彼此接触且挤压的，由此实现相邻结构作为整体进行运动的，即当一结构在运动过程中发生抖动时，另一结构随该结构的抖动进行跳动，从而排除撞击异响的干扰，提高预测结果的准确性。除此之外，通过赋予仿真节点对与运动平面垂直的接触刚度，减少局部刚度测试仿真的步骤，由于局部刚度测试仿真操作复杂，且需以仿真结果对相关设备进行调试，难以保证仿真结果的准确性，通过减少局部刚度测试仿真的步骤，降低仿真步骤的操作难度，以及缩短仿真步骤的流程，缩短仿真时间。11.摩擦异响试验为现有技术中较为成熟的测试试验，测试精度高，将摩擦异响试验获得的试验结果作为评价标准，与直接将汽车自身的指标作为评价标准相比，将试验结果作为评价标准充分考虑了汽车在行驶过程中的影响因素，降低在以评价标准进行分析判断的误判情况，有助于提高后续预测结果的准确性。12.通过分析步骤比较分析仿真结果，由于评价标准为试验结果，其考虑汽车在行驶过程中的影响因素，因此降低了误判的概率，提高预测结果的准确性，从而降低对仿真节点对所在的相邻结构重新进行设计、优化和测试的概率，有效的节省开发成本和缩短开发周期。13.通过比较仿真相对速度和试验相对速度生成预测结果，增加速度指标，一是通过多个指标进行预测，提高预测结果的准确性；二是通过速度指标反映摩擦异响的能量，当速度越大，摩擦异响的能量越大，则摩擦异响的频率越高，同样的当速度越小，摩擦异响的能量越小，则摩擦异响的频率越低，对于人耳而言，能够听到的频率范围在20赫兹至20000赫兹之间，当摩擦异响的频率低于人耳能够听到的频率，该摩擦异响并不会被车内乘员感知到，即不会对车内乘员造成影响。通过速度指标反映摩擦异响的能量，即反映摩擦异响的频率，因此根据速度指标生成的预测结果能够反映车内乘员对摩擦异响的感知情况，从而实现根据车内乘员对摩擦异响的感知情况来判断是否重新进行设计、优化和测试，进一步降低开发成本并缩短开发周期。14.进一步，预测结果包括不存在异响风险、存在不构成影响的异响风险和存在较大异响风险，分析步骤包括以下步骤：15.依次比较仿真相对位移和试验相对位移，当仿真相对位移的最大值小于试验相对位移的最小值时，生成不存在异响风险的预测结果，当仿真相对位移的最大值不小于试验相对位移的最小值时，比较仿真相对速度和试验相对速度；当仿真相对速度的最大值小于试验相对速度的最小值时，生成存在不构成影响的异响风险的预测结果，当仿真相对速度的最大值不小于试验相对速度的最小值时，生成存在较大异响风险的预测结果。16.有益效果：通过比较仿真相对位移和试验相对位移进行风险判断，即判断仿真节点对是否存在摩擦异响风险，从而对仿真节点对进行风险划分。通过比较仿真相对速度和试验相对速度进行感知判断，即判断仿真节点对是否能够被车内乘员感知，从而对仿真节点进行感知划分。通过风险判断和感知判断将仿真节点分为三类，第一类：不存在摩擦异响风险，自然也不会被车内乘员感知；第二类：存在摩擦异响风险，但该摩擦异响并不会被车内乘员感知到；第三类：存在摩擦异响风险，且该摩擦异响会被车内乘员感知到。针对于不同类的仿真节点可选择不同的后续操作，针对于第一类认为通过预测，不进行处理，针对于第二类可进行记录，在后续其余汽车的设计开发中进行改进，针对于第三类则重新进行设计、优化和预测。通过分析步骤获取到存在摩擦异响风险，但该摩擦异响并不会被车内乘员感知到的仿真节点对，避免无法根据车内乘员对摩擦异响的感知情况来判断是否对该位置重新进行设计、优化和测试，导致开发成本的浪费以及增大开发周期的情况。17.进一步，每组仿真节点对包括两个仿真节点，同组仿真节点均位于相邻结构的边缘。有益效果：边缘为相邻结构被施加路谱激励时，变化范围最大的位置，即边缘为出现摩擦异响的高风险位置，以高风险位置进行仿真，提高后续预测结果的准确性，降低小概率误判事件发生的概率。18.进一步，每组仿真节点对包括两个仿真节点，相邻结构为存在接触关系的两个零件，同组仿真节点分别位于两零件的接触面上。有益效果：仿真节点设置在接触面上，当存在摩擦异响风险时，仿真节点所在位置即为摩擦异响风险所在位置，通过仿真节点的设置能够准确、快速的得知存在摩擦异响风险的位置。19.进一步，同组仿真节点的位置一一对应。有益效果：同组仿真节点的位置一一对应，即两仿真节点之间的距离即为仿真相对位移，由此降低获取仿真相对位移的难度，便于快速获取仿真相对位移，加快仿真进度。20.进一步，仿真步骤中获取仿真过程中仿真节点对的仿真相对位移，包括以下步骤：构建坐标系为每一仿真节点赋予坐标值，根据同组仿真节点的坐标值计算仿真节点对的仿真相对位移。有益效果：通过构建坐标系，为每一仿真节点赋予坐标值，在已知同组仿真节点的坐标值的情况下，通过两点间的距离公式可快速获取到仿真相对位移，获取简单，从而快速的完成仿真过程。21.进一步，仿真步骤中获取仿真过程中仿真节点对的仿真相对速度时，仿真相对速度的方向为仿真节点对的仿真相对位移所在方向。有益效果：保持仿真相对速度和仿真相对位移处于同一方向，即仿真相对速度和仿真相对位移一一对应，从而提高后续预测结果的准确性。22.进一步，接触刚度大于500n/mm。有益效果：一般软内饰刚度较小为10‑100n/mm，使与运动平面垂直的接触刚度的取值大于500n/mm，远远大于一般结构的刚度，从而保证仿真过程和试验过程的一致性。附图说明23.图1为本发明基于相对位移量与相对速度的汽车摩擦异响预测方法实施例一的流程图；24.图2为本发明基于相对位移量与相对速度的汽车摩擦异响预测方法实施例基于仿真相对位移和试验相对位移的曲线图；25.图3为本发明基于相对位移量与相对速度的汽车摩擦异响预测方法实施例基于仿真相对速度和试验相对速度的曲线图。具体实施方式26.下面通过具体实施方式进一步详细说明：27.实施例一28.基于相对位移量与相对速度的汽车摩擦异响预测方法，如附图1所示，包括仿真步骤、试验步骤和分析步骤。29.仿真步骤，具体包括以下步骤：30.利用hypermesh软件建立两平板结构件的有限元模型，两平板结构件为相邻结构，建立两平板结构件的有限元模型为现有技术，因此不再赘述，相邻结构为汽车中存在接触关系的两个零件，即两个零件存在相接触的接触面。在其他实施例中，可根据实车结构构建相邻结构的有限元模型。31.在有限元模型的两零件的接触面上分别标记有若干仿真节点，接触面为相邻结构最可能发生相对位移的区域。两零件接触面上的仿真节点一一对应，一一对应的两个仿真节点构成一组仿真节点对，即每组仿真节点对包括两个一一对应的仿真节点，并对每一组仿真节点对进行编号区分。在另一实施例中，可在有限元模型中相邻结构之间创建bush单元，每个bush单元连接两零件，即bush单元的两端点分别设置在两零件上，bush单元的两端点即为仿真节点对。32.对有限元模型添加约束，包括构建坐标系和赋予接触刚度，通过构建坐标系为每一仿真节点赋予坐标值，通过坐标值获取仿真节点对的相对距离。赋予仿真节点对与运动平面垂直的接触刚度，运动平面与后续摩擦异响试验中材料对的运动平面相同。当相邻结构为上下接触的两零件时，运动平面为水平平面，即为x‑y平面。接触刚度的取值大于500n/mm，在本实施例中，赋予z接触刚度为1000n/mm，x方向和y方向的接触刚度为0n/mm。在另一实施例中，为每一bush单元创建对应的局部坐标系，局部坐标系与bush单元一一对应，获取仿真相对位移和仿真相对速度时以bush单元对应的局部坐标系作为参考，bush单元两端点的相对位移和相对速度即为仿真相对位移和仿真相对速度。向每一bush单元的长度方向赋予接触刚度，接触刚度的取值为1000n/mm，向其余两方向赋予取值为0n/mm的接触刚度。33.对有限元模型施加路谱激励，利用tabled1卡片导入实际时域的速度激励值，在其他实施例中，也可导入加速度激励值、位移激励值、力激励值，最后使用rload2卡片创建激励，从而实现对有限元模型施加路谱激励进行仿真。路谱激励为仿真实验中为模拟汽车在不同道路上行驶的工况，而作为汽车振动输入的路面不平度，因此不再赘述。在其他实施例中，也可对有限元模型施加随机激励。34.设定分析步数及分析时间间隔，定义仿真实验输出的分析结果为所有仿真节点对的仿真相对位移和仿真相对速度，并将有限元模型导入nastran软件，相邻结构在运动平面内发生相对运动，并得到分析结果，分析结果为时域范围的相对位移和相对速度，相对位移为每一仿真节点对在每一个分析时刻对应的一个相对位移，即通过分析结果获取相邻结构运动过程中每一仿真节点对在x方向和y方向的相对位移数组{dxit}和{dyit}。根据以下公式获取仿真节点对在t时刻的仿真相对位移，计算出每一组仿真节点对在整个仿真实验内的仿真相对位移数组{dlit}：[0035][0036]式中，dlit为t时刻第i组仿真节点对的仿真相对位移，dxit2为t时刻第i组仿真节点对在x方向上的仿真相对位移，dyit2为t时刻第i组仿真节点对在y方向上的仿真相对位移。[0037]相对速度为每一仿真节点对在每一个分析时刻对应的一个相对速度，即通过分析结果获取相邻结构运动过程中每一仿真节点对在x方向和y方向的相对速度数组{vx1t}和{vy1t}。根据以下公式获取仿真节点对在t时刻的仿真相对速度，计算出每一组仿真节点对在整个仿真实验内的仿真相对速度数组{vlit}：[0038][0039]式中，vlit为t时刻第i组仿真节点对的仿真相对速度，vxit2为t时刻第i组仿真节点对在x方向上的仿真相对速度，vyit2为t时刻第i组仿真节点对在y方向上的仿真相对速度。[0040]试验步骤，具体包括以下步骤：[0041]获取与仿真步骤中相邻结构相同的材料对进行试验，材料对为标准尺寸的一对试验构件，并在材料对上标记试验节点对。[0042]将试验构件固定在材料摩擦异响试验台上，通过摩擦异响试验获取试验结果，材料摩擦异响试验台为nvh行业中常用的试验设备，对其结构不再赘述。通过摩擦异响试验获取试验相对位移和试验相对速度，具体为：设定试验参数，试验参数包括牵引作用力、作用力范围、试验压力等，通过材料摩擦异响试验台固定一对试验构件，两试验构件上下叠放，通过施加试验压力使得两试验构件彼此紧密接触，并向下方的试验构件施加牵引作用力，使其在水平面上进行运动，直到两试验构件分离或材料摩擦异响试验台采集到摩擦异响。当材料摩擦异响试验台接收到摩擦异响时，记录此时试验构件的运动速度作为试验相对速度，记录此时试验构件的相对位移作为试验相对位移。改变牵引作用力，保持其余试验参数不变，重复上述步骤，直到作用力范围内的特征值均完成试验。在一次试验中，记录的试验相对速度和试验相对位移的数量为多个，将试验相对速度数组和试验相对位移数组作为评价标准。[0043]试验步骤和仿真步骤可同时进行，也可先后进行，在本实施例中，试验步骤和仿真步骤同时进行。[0044]分析步骤，具体包括以下步骤：[0045]预测结果包括不存在异响风险、存在不构成影响的异响风险和存在较大异响风险。依次比较各仿真节点对的仿真相对位移数组和试验相对位移数组，当仿真相对位移数组中的最大值小于试验相对位移数组中的最小值时，生成预测结果，此时生成的预测结果为该仿真节点对不存在异响风险；当仿真相对位移数组中的最大值大于或等于试验相对位移数组中的最小值时，比较该仿真节点对的仿真相对速度数组和试验相对速度数组。当该仿真节点对的仿真相对速度数组的最大值小于试验相对速度数组的最小值时，生成预测结果，此时生成的预测结果为该仿真节点对存在不构成影响的异响风险；当该仿真节点对的仿真相对速度数组的最大值大于或等于试验相对速度数组的最小值时，生成预测结果，此时生成的预测结果为该仿真节点对存在较大异响风险。[0046]根据本实施例的预测方法对一相邻结构进行测试，在该相邻结构上设置30个节点对并分别进行编号，根据试验步骤获取该相邻结构对应材料对的试验相对位移数组和试验相对速度数组，根据仿真步骤获取该相邻结构对应的有限元模型的每一节点对的仿真相对位移数组和仿真相对速度数组。将试验相对位移数组中的最小值作为试验相对位移，将试验相对速度数组中的最小值作为试验相对速度，将仿真相对位移数组中的最大值作为该仿真节点对的仿真相对位移，将仿真相对速度数组中的最大值作为该仿真节点对的仿真相对速度，如附图2、附图3所示。[0047]根据附图2可知，编号为1009、1015和1027的节点对所在位置的仿真相对位移大于试验相对位移，根据附图3可知，编号为1009的节点对的仿真相对速度小于试验相对速度，可认为编号为1009的节点对存在不构成影响的异响风险，即可将该节点对认为无风险，不进行相关处理。而编号为1015和1027的节点对的仿真相对速度大于试验相对速度，所以必然存在较大的异响风险，其余27个节点对均不存在异响风险。[0048]实施例二[0049]本实施例与实施例一的不同之处在于：仿真节点的位置。在本实施例中，仿真节点位于相邻结构的边缘，同组仿真节点均位于相邻结构的边缘，即同组的两仿真节点分别位于两零件的边缘。[0050]以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属
技术领域：
：所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。当前第1页12当前第1页12