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汽车关门动力学仿真分析及优化研究
| 论文题名： | 汽车关门动力学仿真分析及优化研究 |
| 关键词： | 汽车关门过程;声品质;动力学特性;结构优化 |
| 摘要： | 随着汽车工业的飞速发展，各个汽车制造商也开始愈发关注振动噪声 NVH （Noise、Vibration、Harshness）问题。汽车的关门声音也是汽车NVH性能的其中之一。因此，分析研究并改善关门声品质对提高汽车综合性能具有重要意义。汽车的关门动力学特性可以侧向的反映汽车关门声品质的好坏，探究汽车关门的动力学特性对汽车关门声品质改善有一定意义。 本文以汽车关门声品质及关门动力学研究阶段所存在的问题，以某汽车厂商所研发的一款 SUV 车型为研究对象。进行关门声品质、关门动力学、车门动刚度实验测试得出关门过程的客观评价参数。运用实验与仿真结合的方法得出密封条的材料参数。构建车身车门及密封条的有限元模型并进行显式动力学分析，得到关门过程的瞬时加速度参数。对车门与密封条结构进行优化并进行仿真及实验验证，探究通过更改车门与密封条结构优化关门动力学，构建良好关门声品质的过程。本文主要内容有以下几部分： 首先，以某 SUV 为样车分别进行关门声品质、关门抖动、车门刚度实验。测得不同关门速度情况下的响度及尖锐度参数；车门上接角、车窗中点、B柱上方车身点的关门瞬时加速度数据；以及车门钣金上各个布置点的动刚度数据。其中1.2 m/s关门速度时响度为35 sone，尖锐度为2.386 acum。上接角关门瞬时加速度最大为9.06 g。 然后，运用Hypermesh软件建立此SUV车型的有限元模型。并对密封条样本进行拉伸及压缩实验，得到密封条的实验参数。随后将此实验参数输入 Abaqus 进行密封条材料参数的拟合。对比采用不同应变能函数的密封条仿真分析的压缩载荷与压缩位移曲线，来确定最为契合的密封条材料参数。并将此参数作为动力学模型中的密封条材料参数。 随后，通过 Abaqus 软件进行关门过程的显式动力学仿真分析，得到关门过程中的车门上接角、车窗中点、B柱上方车身点的瞬时加速度。计算所得车门上接角仿真加速度数值为8.91 g。其与关门抖动实验数值最大值相对误差为1.66%。其仿真结果与实验结果吻合度较好，验证该仿真流程的可行性。 最后，进行车门系统模态分析，并根据动力学分析结果及模态分析结果对钣金薄弱部分进行优化。对三种不同截面密封条进行压缩仿真分析并对比它们所受到的压缩反力。最后在钣金薄弱部分粘贴阻尼并选取双泡管密封条装配至车门系统。对优化后模型进行关门动力分析及关门声品质实验。其中关门过程中上接角的瞬时加速度数值降低1.11 g；实验中1.2 m/s关门速度下响度降低2.1 sone，尖锐度降低0.1 acum。验证了优化方案的有效性。本研究可为汽车关门品质开发降低成本，提高其研发效率，具有一定工程价值。 |
| 作者： | 刘艺池 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 徐元利;许增满 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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