汽车排气系统NVH性能仿真及优化研究
摘要
车辆排气系统与发动机和车体相连，它的振动是车辆 NVH 的重要指
标，对车辆的舒适性和排气系统各组成部件及吊挂件的寿命都会产生很
大影响。由于发动机在运行过程中产生的振动构成振源，所以排气系统
在工作过程中不可避免的会产生振动。同时由于排气系统的结构包括了
复杂的弹性悬挂和刚性连接，属多自由度复杂的系统振动，传统的理论
方法难以对其进行描述，因此对于排气系统振动分析和优化需要更有效
的理论建模和分析方法。
本文针对排气系统复杂振动的特点，结合排气系统的结构设计，以
该系统工作过程的振动为研究对象，采用有限元软件 ANSYS 中的
Lanczos 法分别对车辆排气系统在自由状态和约束状态两种边界约束条
件下的振动情况进行模态分析，得到了系统在各阶模态下的主要固有频
率和振型。然后，通过实验模态分析获得了车辆排气系统在这些状态下
的振动固有频率及振型，并对数值计算和实验模态分析结果获取的排气
系统固有频率和振型（采用 MAC 评价）进行了对比。数值和实验模态分
析的比较结果显示，数值模型能够很好的描述实际排气系统，但是由于
模型的简化该方法仍然存在一定的偏差。最后，使用优化方法描述了排
气系统结构模态优化的过程，并对排气系统关键组件参数进行了灵敏度
分析，减低了排气系统设计难度，并为优化设计奠定了基础。
关键词：排气系统，振动，有限元法，模态分析，模态验证，模态优化
