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在能源供应频频告急、石油价格节节攀升的今天,汽车作为能耗大户,其轻量化更加显得刻不容缓而又意义重大。世界汽车领域在利用各种高强度轻量化材料实现汽车轻量化方面已取得长足进展,但对替换材料后新产品的CAE(Computer-Aided Engineering——计算机辅助工程)分析和设计却相对滞后。本文以国家“十一五”科技支撑计划项目为依托,以CA20动力总成铸造铝合金油底壳为例,利用有限元/边界元法对结构替换材料前后的动态特性、表面振动和噪声辐射进行分析比较,揭示了镁合金结构的NVH(Noise,Vibration andHarshness——振动,噪声,驾驶平顺性)性能,并且对镁合金结构进行了低噪声优化设计。1)对原铝合金油底壳进行模态识别实验,完成铝合金油底壳在各挡加速工况下表面振动测试,结果表明各档全油门工况下油底壳结构辐射噪声产生的主要频段为500～3000 Hz,在1000～1700 Hz内特别突出。2)建立油底壳有限元模型,分别进行铝合金及镁合金结构模态分析,铝合金油底壳有限元分析值与实验吻合较好,镁合金结构固有频率比铝合金的稍低。3)对两种材料油底壳进行全负荷工况下2000Hz以内频率响应分析,以表面振动实验值为参照验证仿真结果,并结合机械振动学相关理论比较研究两种油底壳在相同激励下频率响应频谱特征和峰值差异的产生原因。镁合金结构尽管刚度较低,但由于阻尼比铝合金大得多,因此振动仍然比较小。4)建立油底壳边界元模型,以频响分析结果为边界条件,计算两种油底壳2000Hz以内的噪声总声功率级,声功率频谱等声学特性。5)针对数值模拟结果,选择合适的优化手段,确定结构优化的部位,对镁合金油底壳进行结构优化。对新方案的镁合金油底壳重新进行动态特性,频率响应及声学特性仿真,以期达到替换镁合金材料后既实现结构轻量化又使其NVH特性得到进一步优化的目标。优化后的镁合金结构比原铝合金油底壳总声功率级低了3dB,质量轻了22.1%。