卡车驾驶室研发过程中的异响现象仿真

作为世界领先的制造商，Scania CV AB致力于为重型运输应用领域制造 卡车和巴士，同时还生产工业发动机和船用发动机。该公司的业务构成中，金 融与服务业的产品和服务所占的比重正逐渐增加，确保了Scania的客户能够享 受到具有成本效益的运输解决方案并实现最大化的正常运行时间。

Scania 拥有 32,800 名员工，业务遍及约 100 个国家/地区。他们的研发活 动主要集中在瑞典，而生产中心则设在欧洲和南美地区，并拥有多个便于组件 和整车全球互换的基地。2012 年，Scania 已开具发票的销售总额为 796 亿瑞 典克朗，净收入为 83 亿瑞典克朗。

Jan Sderlund 是仪表板开发部的主管，他选择了 LeanNova Engineering AB 和 Altair ProductDesign 作为合作伙伴，协助进行 Scania 卡车驾驶室的开 发工作。这支联合团队的任务是协助进行虚拟开发工作，确保与供应商的计算 机辅助工程 (CAE) 团队保持联络，最后还要为测试环节提供支持。

挑战

装配件的两个部件由于特定的激励载荷而发生相对运动时，就可能发生嘎 吱声和咯嗒声这两种异响现象。如果两个部件起初相互分离，中间隔着一条预 先设定的间隙，那么二者发生接触时便会发出咯嗒声。另一方面，如果两个部 件起初相互接触，之后在二者的接触面上发生足够大的相对位移，便会发出嘎 吱声。

一个典型的例子是在汽车行业，各厂商纷纷对这两种现象展开研究，试图 减小驾驶室噪声，从而提高驾驶质量，让乘客能够更舒适。

Scania 的驾驶室开发部从未进行过此类仿真。团队人员不得不依赖于公差 计算和选材来降低异响风险。当最初原型生成之后，设计人员会对其进行迭代， 对最终设计进行修复和纠正，以此解决噪声问题。

为缩短开发周期并减少迭代更改，一种理想的解决方案应运而生，这种方 案能够在驾驶室开发周期的早期阶段实施由仿真技术支持的设计。

解决方案

测试和仿真这两种方法都能够用于分析异响噪声，但虚拟工程设计融合了多种优点。设计人员可在设计早期阶段
进行仿真，从而提高初次设计的通过率，并减少需要进行物理测试的情况。除此之外，仿真还可以显著缩短开发周期，
使工程师可以凭借有限的资源及时进行更多分析工作。

Altair ProductDesign 的行业专家 Ismail Benhayoun 演示了异响仿真方法，该方法被认定为是一个具有重要价值
的工具，可以有效支持 Scania 的分析人员进行的公差计算。Ismail Benhayoun 在该项目中负责对驾驶室内部的异响噪声风险进行仿真分析。

在 16 个月的时间里，整个团队在 Scania 现场完成了两个完整的设计循环和多项设计研究。

第一步研究的是现有驾驶室中塑料部件的模态相关性，目的是改进材料数据库，便于以后进行仿真。第二步是为 各类驾驶室建立一个完整的车辆模型，并基于道路试验测量数据施加载荷，从而计算出既定接触面上的相对位移。

所有这些工作都通过 Altair Squeak&Rattle Director (SNRD) 来进行，这缩短了工程师用于分析异响现象的耗时， 从而可以省下时间进行更多仿真试验。

结论
团队使用了很多计算循环和连续计算迭代方法，旨在改善各系统性能并随后研究不同系统间的各个接触面。 SNRD 的输出数据为设计人员提供了宝贵的信息，帮助他们为部件找到更适合的附件和边界条件。除此之外，公差分析人员在进行静态公差计算时还可以将 SNRD 计算的动态公差考虑在内，从而提高了计算准确性。