一种汽车排气系统吊钩位置布置分析方法与流程

本发明涉及汽车排气系统，尤其是涉及一种汽车排气系统吊钩位置布置分析方法。

背景技术：

1、汽车排气系统通常由排气歧管、催化转化器、波纹管、消声器（前消、后消）及连接管等部件组成，通过法兰与发动机排气端连接，并通过多个吊钩和橡胶吊耳悬挂在车身地板上。作为整车关键的振源和声源之一，排气系统承受着来自发动机机体振动和内部气流脉动激励的双重作用。如果吊钩悬挂点布置不当，排气系统的振动能量会经由吊耳直接传递至车身地板，激发地板局部振动并向车内辐射噪声，严重影响驾乘人员的乘坐舒适性（nvh 性能），如专利cn119043734a公开的一种改善排气系统振动传递的验证方法。同时，不合理的悬挂位置会导致吊耳长期承受过大的动态载荷，加速其疲劳老化，甚至引发吊耳脱落等可靠性风险。

2、现有汽车研发流程中，排气系统吊钩位置的确定存在明显的技术局限性：目前，多数车企主要依赖设计工程师的经验或参照竞品车型的逆向设计来确定吊钩位置。随着汽车平台化开发周期的不断缩短，以及整车布置愈发紧凑（如受限于油箱、后悬架及备胎坑等空间），后期样车阶段经常发现吊钩位置无法满 足nvh性能要求。

3、此时若进行设计变更，不仅受限于周边布置环境难以调整，还会带来模具修改等高昂的成本和周期延误。传统的“试错法”缺乏在早期设计阶段对振动传递路径的量化预测手段，无法科学地指导吊钩布置在排气系统振动的节点或低灵敏度区域，从而无法在源头阻断振动向车身的传递。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明提供一种汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，以达到将吊钩布置在振动能量最弱区域的目的。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

3、本申请提供一种汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，包括以下步骤：

4、s1、模型建立与有限元前处理：

5、采集目标车型排气系统完整几何数据模型，采用 hypermesh 前处理软件构建排气系统精细化有限元模型，排气系统有限元模型完整包含排气歧管、催化转化器、波纹管、前消声器、后消声器及连接管路所有结构部件；

6、s2、排气系统自由模态分析：

7、调用求解器的标准模态分析模块，对无约束自由状态下的排气系统有限元模型开展模态计算，设定模态分析频率区间为 20hz～200hz，求解并输出该频率区间内排气系统各阶模态对应的固有频率、振型位移向量以及单元应变能数据；

8、s3、平均驱动自由度位移addofd 量化计算：

9、基于模态叠加理论，以白噪声/全频段扫频作为系统等效激励源，在模态质量归一化、各阶模态阻尼近似相等的预设条件下，通过加权叠加计算排气系统每个节点各自由度对应的平均驱动自由度位移 addofd 值；

10、s4、基于addofd 云图确定最优吊钩布置点位：

11、根据全模型节点 addofd 计算结果生成排气系统 addofd 数值分布云图，识别云图中 addofd 数值局部极小值对应的振动节点区域，将该振动节点区域作为吊钩优先布置坐标；再结合整车油箱、后悬架、备胎坑周边空间布置约束校验点位可行性，校验通过后输出吊钩布置分析报告，完成排气系统吊钩位置优化布置。

12、进一步的或优选的：

13、所述分析方法适用于整车初期数据阶段的p1 方案节点、p2 数模细化节点、p3 工程冻结节点的排气系统前期 nvh 正向设计，同时适用于改款车型排气系统吊钩布置优化改进。

14、所述20hz～200hz 分析频率区间匹配发动机怠速工况至中高转速工况下排气系统气流脉动、发动机机体振动双重激励对应的振动频率范围。

15、所述addofd数值的极小值区域为排气系统宽频激励下振动幅值最低的振动静止节点，将吊钩布置于该区域可切断排气系统振动能量经橡胶吊耳向车身地板传递的路径，降低车内辐射噪声，同时减小吊耳动态交变载荷。

16、所述分析方法中，对 x、y、z 单方向自由度分别求解单向 addofd 分布云图，或对三向自由度叠加合成总 addofd 分布云图，用于区分排气系统不同方向振动敏感区域。

17、所述分析方法中，若addofd 极小值振动节点与整车周边零部件发生空间干涉，则选取干涉边界邻近处次一级 addofd 低值区域作为备选吊钩布置点位，并同步输出多组备选点位的 nvh 仿真对比数据。

18、所述步骤s2中，自由模态分析完成后，同步提取各阶模态单元应变能，将应变能分布结果与 addofd 云图联合校核，剔除应变能集中高应力区域，进一步筛选结构耐久性能更优的吊钩布置点位。

19、所述步骤s3中，量化计算公式为：

20、

21、其中，

22、n 为 20-200hz 分析频段内的模态总阶数；φjrφjr为第 j 个节点自由度在第r 阶模态下的模态参与因子或振型分量；ωrωr为第 r 阶模态的固有圆频率。

23、所述分析方法在汽车整车 nvh 性能开发、排气系统结构耐久可靠性优化中的应用。

24、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

25、该汽车排气系统吊钩位置布置分析方法设计合理，将传统的经验设计转化为量化分析，利用 addofd（平均驱动自由度位移）指标精准识别排气系统在动态激励下的振动节点，从根源上降低了传向车身的动刚度；可在项目早期方案阶段介入，避免了后期因 nvh问题导致的模具修改和项目延期，大幅节约研发成本；将吊钩布置在振动能量最弱的节点上，有效防止吊耳因疲劳过度而脱落，提升了排气系统的结构可靠性。

1.一种汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，其特征在于：所述分析方法适用于整车初期数据阶段的p1 方案节点、p2 数模细化节点、p3 工程冻结节点的排气系统前期 nvh 正向设计，同时适用于改款车型排气系统吊钩布置优化改进。

3.如权利要求1所述汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，其特征在于：所述20hz～200hz 分析频率区间匹配发动机怠速工况至中高转速工况下排气系统气流脉动、发动机机体振动双重激励对应的振动频率范围。

4.如权利要求1所述汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，其特征在于：所述addofd数值的极小值区域为排气系统宽频激励下振动幅值最低的振动静止节点，将吊钩布置于该区域可切断排气系统振动能量经橡胶吊耳向车身地板传递的路径，降低车内辐射噪声，同时减小吊耳动态交变载荷。

5.如权利要求1所述汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，其特征在于：所述分析方法中，对 x、y、z 单方向自由度分别求解单向 addofd 分布云图，或对三向自由度叠加合成总addofd 分布云图，用于区分排气系统不同方向振动敏感区域。

6.如权利要求1所述汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，其特征在于：所述分析方法中，若addofd 极小值振动节点与整车周边零部件发生空间干涉，则选取干涉边界邻近处次一级 addofd 低值区域作为备选吊钩布置点位，并同步输出多组备选点位的 nvh 仿真对比数据。

7.如权利要求1所述汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，其特征在于：所述步骤s2中，自由模态分析完成后，同步提取各阶模态单元应变能，将应变能分布结果与 addofd 云图联合校核，剔除应变能集中高应力区域，进一步筛选结构耐久性能更优的吊钩布置点位。

8.如权利要求1所述汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，其特征在于：所述步骤s3中，量化计算公式为：

9.如权利要求1-8任一项所述汽车排气系统吊钩位置布置分析方法，其特征在于：所述分析方法在汽车整车 nvh 性能开发、排气系统结构耐久可靠性优化中的应用。