CN114004106A - 一种汽车制动噪声分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆测试技术领域，具体涉及一种汽车制动噪声分析方法，包括：建立摩擦片性能的仿真分析模型：仿真分析出对应的摩擦片材料性能；根据摩擦片材料性能建立制动系统噪声仿真分析模型；基于系统噪声仿真分析模型进行汽车制动系统噪声分析，计算各参数变量下汽车制动系统的不稳定模态；将概率密度大的摩擦片变量试验设计参数和制动系统变量试验设计参数对应的不稳定模态作为汽车制动系统噪声分析的结果；根据实际试验结果验证及修正仿真分析模型和制动系统噪声仿真分析模型；建立摩擦片性能仿真分析模型来进行汽车制动系统噪声分析，能够提高汽车制动系统噪声分析的精度。
Description
技术领域
本发明涉及车辆测试技术领域，尤其涉及一种汽车制动噪声分析方法。
背景技术
在汽车的性能评价指标中，NVH(噪声，振动，声振粗糙度)特性是衡量汽车舒适性的重要的参考因素，而制动器噪声是评价汽车NVH特性的一个非常重要的考核指标，摩擦副特性作为汽车制动系统噪声产生的主要因素之一，为了更准确的分析汽车制动噪声，必须考虑摩擦片性能对汽车制动系统噪声分析的影响，但是现有的汽车制动噪声分析方法预测分析的精度不高，有待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车制动噪声分析方法，旨在解决现有的汽车制动噪声分析方法预测分析精度不高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种汽车制动噪声分析方法，包括：
建立摩擦片性能的仿真分析模型；
基于所述仿真分析模型，采用可扩展的格栅序列方式进行摩擦片变量试验设计，仿真分析出对应的摩擦片材料性能；
根据仿真分析出的摩擦片材料性能，采用模态耦合的方式，建立制动系统噪声仿真分析模型；
采用可扩展的格栅序列方式进行制动系统变量试验设计，基于所述系统噪声仿真分析模型进行汽车制动系统噪声分析，计算各参数变量下汽车制动系统的不稳定模态；
将概率密度大的所述摩擦片变量试验设计参数和所述制动系统变量试验设计参数对应的所述不稳定模态，作为汽车制动系统噪声分析的结果；
根据实际试验结果验证及修正所述仿真分析模型和所述制动系统噪声仿真分析模型。
其中，所述建立摩擦片性能的仿真分析模型包括：
获取摩擦片的微观组织形貌特征，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型；
对摩擦片基体材料和增强相颗粒分别赋予相应的物理性质，以此建立摩擦片性能的仿真分析模型。
其中，所述获取摩擦片的微观组织形貌特征，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型包括：
扫描获取摩擦片的微观组织形貌：
提取摩擦片中增强相颗粒的分布，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型。
其中，所述仿真分析模型包括摩擦片材料的各向异性的特征，增强相颗粒形态的不规则、呈随机分布的特征。
其中，所述摩擦片变量包括：摩擦片材料增强相颗粒取向、摩擦片材料增强相颗粒形态和摩擦片材料增强相颗粒分布。
其中，所述制动系统变量包括：制动压力、制动块与制动盘的摩擦系数、摩擦界面接触刚度、摩擦界面粗糙度和弹簧片刚度。
本发明的一种汽车制动噪声分析方法，基于摩擦片的微观组织形貌建立摩擦片性能仿真分析模型，获得相应变量下的摩擦片材料性能，再联合采用模态耦合方式建立的制动系统噪声仿真分析模型，获得相应变量下的制动系统不稳定模态进行噪声分析，再选择概率密度大的试验设计变量参数对应的不稳定模态作为汽车制动系统噪声分析的结果的技术路线，为预测汽车制动系统噪声分析提供了新的思路；考虑了摩擦片的性能，并建立摩擦片性能仿真分析模型用于汽车制动系统噪声分析，提高了汽车制动系统噪声分析的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种汽车制动噪声分析方法的流程图；
图2是本发明的建立摩擦片性能的仿真分析模型的流程图；
图3是本发明的获取摩擦片的微观组织形貌特征，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型的流程图；
图4是本发明的将概率密度大的所述摩擦片变量试验设计参数和所述制动系统变量试验设计参数对应的所述不稳定模态，作为汽车制动系统噪声分析的结果的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1~图4，本发明提供一种汽车制动噪声分析方法，包括：
S1建立摩擦片性能的仿真分析模型；
具体步骤为：
S11获取摩擦片的微观组织形貌特征，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型；
具体步骤为：
S111扫描获取摩擦片的微观组织形貌：
利用扫描电子显微镜获取摩擦片的微观组织形貌。
S112提取摩擦片中增强相颗粒的分布，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型；
对摩擦片的微观组织形貌进行微观组织形貌的图像处理，提取摩擦片中增强相颗粒的分布，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型。
S12对摩擦片基体材料和增强相颗粒分别赋予相应的物理性质，以此建立摩擦片性能的仿真分析模型；
对摩擦片基体材料和增强相颗粒分别赋予相应的物理性质，从而建立摩擦片性能的仿真分析模型，仿真分析模型的建立对摩擦片材料的各向异性的特征，增强相颗粒形态的不规则、呈随机分布的特征均有考虑。
S2基于所述仿真分析模型，采用可扩展的格栅序列方式进行摩擦片变量试验设计，仿真分析出对应的摩擦片材料性能；
考虑到摩擦片材料的各向异性的特征，且增强相颗粒形态的不规则、呈随机分布的特征。采用可扩展的格栅序列方式将摩擦片材料增强相颗粒取向、摩擦片材料增强相颗粒形态、摩擦片材料增强相颗粒分布为变量构建试验设计，基于所述仿真分析模型，仿真分析出对应的摩擦片材料性能。
S3根据仿真分析出的摩擦片材料性能，采用模态耦合的方式，建立制动系统噪声仿真分析模型；
利用仿真分析得出的摩擦片材料性能，采用模态耦合的方式，建立制动系统噪声仿真分析模型；具体的，消音片需定义其阻尼比与频率的相关性，在制动钳的缸孔内部（缸壁和缸底）和活塞与缸孔接触的外表面施加0.5MPa-16MPa的压力；摩擦接触采用增强拉格朗日接触方程，接触行为选择非对称，探测点采用高斯积分点，考虑摩擦界面的接触刚度其取值为0.1-0.5；根据不同零件接触状态，垫片与活塞的接触对采用刚开始就产生接触，轴销和支架孔由于是间隙配合，需要设置间隙值；制动块与制动盘的摩擦系数取值为0.2-0.7，同时定义接触节点与目标节点之间的角速度以生成内部滑移运动；制动块背板与支架之间采用弹簧模拟弹簧片的特性，在接触中插入弹簧，设置弹簧片的刚度、阻尼以及预载，定义支架的接触面为参考面，制动块背板的接触面为移动面。
S4采用可扩展的格栅序列方式进行制动系统变量试验设计，基于所述系统噪声仿真分析模型进行汽车制动系统噪声分析，计算各参数变量下汽车制动系统的不稳定模态；
采用可扩展的格栅序列方式以制动压力、制动块与制动盘的摩擦系数、摩擦界面接触刚度、摩擦界面粗糙度、弹簧片刚度等参数为变量构建试验设计，基于所述系统噪声仿真分析模型进行汽车制动系统噪声分析，计算各参数变量下汽车制动系统的不稳定模态。
S5将概率密度大的所述摩擦片变量试验设计参数和所述制动系统变量试验设计参数对应的所述不稳定模态，作为汽车制动系统噪声分析的结果；
具体步骤为：
S51基于所述摩擦片变量试验设计的变量和所述制动系统变量试验设计的变量，获得所述不稳定模态响应的数值并统计数据结果；
基于步骤S2中所述摩擦片变量试验设计的变量，以及步骤S4中所述制动系统变量试验设计的变量，获得所述不稳定模态响应的数值并统计数据结果。
S52建立所述摩擦片变量试验设计的变量和所述制动系统变量试验的变量与所述不稳定模态响应的概率密度和累积概率密度；
建立步骤S2中所述摩擦片变量试验设计的变量、步骤S4中所述制动系统变量试验设计的变量与所述不稳定模态响应的概率密度和累积概率密度。
S53选择概率密度大的所述摩擦片变量试验设计参数和所述制动系统变量试验设计参数对应的所述不稳定模态，作为汽车制动系统噪声分析的结果；
根据步骤S52中整合的概率密度数据，选择概率密度大的所述摩擦片变量试验设计参数和所述制动系统变量试验设计参数对应的所述不稳定模态，作为汽车制动系统噪声分析的结果，此结果即具有较高的精度。
S6根据实际试验结果验证及修正所述仿真分析模型和所述制动系统噪声仿真分析模型；
利用汽车制动器噪声试验台进行制动噪音试验，根据试验结果验证及修正所述仿真分析模型和所述制动系统噪声仿真分析模型，使该汽车制动系统噪声仿真分析结果与试验结果基本一致，否则返回步骤S1直到使该分析方法的结果更接近真实情况，即可以利用该分析方法进行汽车制动系统噪声分析。
本发明的一种汽车制动噪声分析方法，基于摩擦片的微观组织形貌建立摩擦片性能仿真分析模型，获得相应变量下的摩擦片材料性能，再联合采用模态耦合方式建立的制动系统噪声仿真分析模型，获得相应变量下的制动系统不稳定模态进行噪声分析，再选择概率密度大的试验设计变量参数对应的不稳定模态作为汽车制动系统噪声分析的结果的技术路线，为预测汽车制动系统噪声分析提供了新的思路；同时考虑了摩擦片材料增强相颗粒取向、摩擦片材料增强相颗粒形态、摩擦片材料增强相颗粒分布、制动压力、制动块与制动盘的摩擦系数、摩擦界面接触刚度、摩擦界面粗糙度、弹簧片刚度等参数的影响，建立相应的变量试验设计，获得不稳定模态响应的数值统计数据结果，选择概率密度大的试验设计变量参数对应的不稳定模态作为汽车制动系统噪声分析的结果，可以有效提高汽车制动系统噪声分析的精度；考虑了摩擦片的性能，并建立摩擦片性能仿真分析模型用于汽车制动系统噪声分析，有助于提高汽车制动系统噪声分析的精度，在工程应用中具有显著的效果，且易于推广。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种汽车制动噪声分析方法，其特征在于，包括：
建立摩擦片性能的仿真分析模型；
基于所述仿真分析模型，采用可扩展的格栅序列方式进行摩擦片变量试验设计，仿真分析出对应的摩擦片材料性能；
根据仿真分析出的摩擦片材料性能，采用模态耦合的方式，建立制动系统噪声仿真分析模型；
采用可扩展的格栅序列方式进行制动系统变量试验设计，基于所述系统噪声仿真分析模型进行汽车制动系统噪声分析，计算各参数变量下汽车制动系统的不稳定模态；
将概率密度大的所述摩擦片变量试验设计参数和所述制动系统变量试验设计参数对应的所述不稳定模态，作为汽车制动系统噪声分析的结果；
根据实际试验结果验证及修正所述仿真分析模型和所述制动系统噪声仿真分析模型。
2.如权利要求1所述的一种汽车制动噪声分析方法，其特征在于，
所述建立摩擦片性能的仿真分析模型包括：
获取摩擦片的微观组织形貌特征，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型；
对摩擦片基体材料和增强相颗粒分别赋予相应的物理性质，以此建立摩擦片性能的仿真分析模型。
3.如权利要求2所述的一种汽车制动噪声分析方法，其特征在于，
所述获取摩擦片的微观组织形貌特征，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型包括：
扫描获取摩擦片的微观组织形貌：
提取摩擦片中增强相颗粒的分布，以此建立用于摩擦片性能仿真的几何模型。
4.如权利要求3所述的一种汽车制动噪声分析方法，其特征在于，
所述仿真分析模型包括摩擦片材料的各向异性的特征，增强相颗粒形态的不规则、呈随机分布的特征。
5.如权利要求1所述的一种汽车制动噪声分析方法，其特征在于，
所述摩擦片变量包括：摩擦片材料增强相颗粒取向、摩擦片材料增强相颗粒形态和摩擦片材料增强相颗粒分布。
6.如权利要求1所述的一种汽车制动噪声分析方法，其特征在于，
所述制动系统变量包括：制动压力、制动块与制动盘的摩擦系数、摩擦界面接触刚度、摩擦界面粗糙度和弹簧片刚度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20221014 Effective date of abandoning: 20240318 |
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