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设计|为解决NVH问题开发新的解决方案



设计|为解决NVH问题开发新的解决方案
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过去5年来 ， 位于美国田纳西州诺克斯维尔的复合材料研究所（IACMI）与其项目合作伙伴 ， 按照IACMI的技术路线 ， 在诸如努力降低复合材料的内含能量、提升复合材料的可回收性以及开发新的多材料连接解决方案等方面取得了重大进展 。 IACMI项目的另一个重要目标是 ， 降低汽车的噪声、振动和不平顺性（NVH） 。
虽然减轻汽车重量可降低油耗从而实现节能减排 ， 但却有可能导致运行中的汽车产生不利的NVH性能 。
通常 ， 对NVH的管理可以利用物理结构来吸收声能 。 材料之间吸能效率的不同 ， 是由物理因素与设计因素之间的复杂关系决定的 ， 如力学性能、密度、固有的结构以及部件的形状、连接和载荷等 。
虽然可以在现有的设计中直接使用替代材料来减轻重量 ， 但为了满足NVH要求 ， 却又需要额外的重量 ， 这种情况下 ， 汽车减重对于汽车制造商们而言可能是一个零和博弈 。 因此 ， 在采用新的材料进行设计的早期阶段就解决好NVH 问题 ， 则有助于为重量、成本和能耗带来积极的影响 。
就IACMI的目标而言 ， NVH带来的挑战直接影响着有效利用碳纤维增强塑料（CFRP）的总体成本 。
【设计|为解决NVH问题开发新的解决方案】虽然汽车应用中的NVH挑战体现在乘员感受到的噪声和乘坐质量上 ， 但在风力涡轮机的应用中 ， 声能会给转子转速带来负面影响 。 因此 ， 如果能采用预测建模工具和集成设计方法在产品和工艺设计的早期阶段就解决好NVH问题 ， 就能轻松管理好成本问题 。
综合考虑先进复合材料集成应用的各个方面 ， 对于将其应用到汽车市场中非常重要 。
IACMI及其成员已确定了一系列对实现IACMI的技术目标重要同时还能应对NVH挑战的热点领域 ， 包括：
? 1. 采用新的制造技术和先进的铺层方法 ， 以实现高度订制的结构和纤维取向 ， 从而提高复合材料的NVH质量 。
? 2. 采用综合的仿真工具和软件套件 ， 以帮助解决整个复合材料生命周期中的NVH挑战：从设计到验证、初始制造、应用再到使用寿命结束（EOL） ， 直至回收和再利用 。
? 3. 采用动态的材料与结构表征方法 ， 以提高预测建模工具的准确性 ， 从而在早期设计阶段更好地控制NVH的性能和成本 。
? 4. 采用系统水平的设计和工艺建模方法 ， 以对材料、部件和结构及其各自的生产工艺进行基于并行仿真的试验性设计 ， 从而在设计的早期阶段更好地控制NVH性能 。
? 5．采用多材料设计方法和连接技术 ， 实现对新型高性能复合材料的选择性集成应用 ， 并帮助解决核心的NVH问题 。
? 6. 采用独特的纤维结构、额外制造的结构芯材以及嵌入的传感器技术 ， 来帮助解决汽车和风力涡轮机应用中的NVH问题 。
为引导以行业为导向的技术示范项目采用可以实现的NVH解决方案 ， IACMI及其成员共同制定了一个战略 ， 目标如下：
? 1. 使NVH 项目提案符合行业需求 。 行业利益相关者已经认识到 ， 提高NVH性能有助于提高先进复合材料的使用率和市场吸引力 ， 因此 ， IACMI将继续支持一些项目来解决核心的NVH挑战性问题以及降低下游的由变化引起的成本 。
? 2. 在早期的产品和工艺设计阶段 ， 主动解决NVH问题 ， 以降低变化带来的成本 。 综合采用含预测建模工具与动态的材料/结构表征方法在内的集成设计方法 ， 帮助复合材料生产商在产品设计的早期阶段主动控制NVH的性能和成本 ， 促进并加快复合材料在汽车和风力涡轮机行业中的应用 。
? 3. 利用IACMI独特的垂直整合合作关系 。 NVH挑战是由许多系统因素驱动的 ， 包括多组分的复合材料结构、粘合剂和中间体 ， 以及它们各自的生产工艺 。 IACMI 将继续促进整个复合材料生产供应链中的合作 ， 以满足关键的NVH需求 ， 同时为汽车和其他应用市场提供更轻质的复合材料 。


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