[发明专利]一种轮胎空腔共振噪声仿真测试方法

说明书

本发明提供了一种轮胎空腔共振噪声仿真测试方法，依据轮橡胶材料和轮胎结构进行有限元建模；基于有限元模型依次对轮胎进行二维充气、三维旋转、三维充气、加载、自由滚动、振动模态、动力学滚动仿真分析；选取自由滚动结果模型作为轮胎结构网格，依据结构网格环形内腔建立三维空气流体网格；选取振动模态和动力学滚动过程中的激励力作为轮胎结构激励源，激励轮胎结构振动与轮胎内部空气流体振动，从而发生轮胎空腔耦合共振；通过在轮胎空腔内部设置场点网格，获得轮胎空腔共振噪声声压。本发明可在仿真过程中充分考虑轮胎材料、轮胎结构、变形对轮胎空腔共振的影响，仿真结果更接近实际情况。

技术领域

本发明涉及仿真试验方法，具体为轮胎空腔共振噪声仿真测试方法。

背景技术

最大限度的降低汽车在行驶过程中的交通噪声，是整个汽车行业面临的严峻挑战之一，交通噪声会极大地影响驾驶员、乘客以及行人的健康、严重的将会导致头疼、耳鸣等明显的不适。

交通噪声主要由发动机噪声、传动系噪声、轮胎噪声构成，且由于发动机、传动系噪声的降噪研究开展较早，因此发动机、传动系噪声已经得到有效的降低。随着新能源汽车的普及许多车辆已经取消发动机的使用，这就导致了轮胎噪在交通噪声中所占的比例日益升高。轮胎空腔共振噪声是轮胎噪声的重要贡献因素。

轮胎空腔共振噪声，指轮胎在滚动过程中轮胎结构与轮胎内部空气发生耦合共振产生的一种振动噪声。空腔共振噪声既可以通过车轴将振动传到驾驶室降低乘坐舒适性，又可以通过轮胎向外界传播增加交通噪声。现有分析轮胎空腔共振噪声的方法主要有：试验测试、数学模型推导。

上述现有技术，试验手段花费高、周期长且易受外界因素影响，数学模型推导手段对轮胎进行了较多的简化，且不能优先考虑轮胎结构及材料参数，以及忽略了轮胎内部空气振动对空腔共振的影响，导致分析精确度不高。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供一种轮胎空腔共振噪声仿真测试方法，用于解决现有技术通过试验测试轮胎空腔共振噪声花费高、周期长且易受外界因素影响，数学模型手段推导轮胎空腔共振噪声时对轮胎进行了较多的简化，且不能充分考虑轮胎结构与内部空气耦合振动的现象，导致分析精确度不高的问题。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种轮胎空腔共振噪声仿真测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过试验测试确定轮胎各结构材料属性，依据轮胎结构建立轮胎有限元模型，基于所建有限元模型依次进行二维充气、三维旋转、三维充气、加载、自由滚动、振动模态、动力学滚动仿真分析；

轮胎自由滚动反映了轮胎在滚动过程中的变形情况，提取自由滚动变形后的网格作为轮胎结构网格；依据轮胎结构网格的内部空腔形状，建立轮胎内部三维空气流体网格；

采用自由滚动轮胎的振动模态作为轮胎结构的振动信息；

选用轮胎动力学滚动过程中轮胎所受路面对轮胎的冲击力作为轮胎空腔共振模型的激励源；

基于轮胎结构网格、轮胎内部三维空气流体网格、振动信息和激励信息，将轮胎结构网格与三维空气流体网格的交界面进行耦合，建立轮胎空腔共振噪声仿真模型，对轮胎空腔共振噪声进行仿真分析，得出轮胎内腔的声压频谱曲线。

进一步地，轮胎二维充气、三维充气、加载均按照额定气压和额定载荷进行。

进一步地，轮胎滚动速度定义为70km/h。

进一步地，滚动状态为自由滚动。

进一步地，轮胎振动模态为轮胎自由滚动过程中轮胎结构的结构振动特征的仿真结果。

进一步地，依据轮胎结构网格内表面和轮辋表面形成的环形空腔，建立轮胎内部三维空气流体网格。