作为汽车的重要组成部分,排气系统主要起降噪减振、尾气净化的作用。由于发动机振动通过排气系统传到车身直接影响整车乘坐舒适性与平稳性,因此排气系统的振动控制对提高整车的NVH性能有重要意义。本文以某乘用车排气系统为研究对象,通过模态分析、动力学分析等确定排气系统振动存在的主要问题,包括与发动机产生共振和振动性能不满足企业要求;再通过多目标优化,使排气系统约束模态避开发动机激励频率,在满足疲劳耐久性的要求下,提高系统振动性能。首先建立排气系统有限元模型并验证模型有效性。基于吊耳的超弹性特性,建立其本构模型并计算动刚度,用弹簧阻尼单元进行模拟。简化排气系统部分结构,建立有限元模型。对比排气系统自由模态和约束模态的仿真结果和实验结果,频率误差均在工程限值内,且主要阶次振型趋势基本一致,验证了仿真模型的有效性。其次评估排气系统疲劳耐久性与振动性能。静力学分析结果表明,吊耳静变形和预载力分别小于5 mm和55 N,满足企业要求,说明吊耳疲劳耐久性较好;动力学分析结果表明,吊耳传递力超过10 N且均匀性较差,说明排气系统振动性能不满足企业标准,影响整车舒适性。同时排气系统第6阶约束模态与发动机激励频率重叠,排气系统将与发动机发生耦合产生强烈共振,振动性能较差,因此有必要对排气系统振动性能进行优化设计。最后采用多目标优化设计方法对排气系统振动性能进行优化设计。灵敏度分析结果表明吊耳动刚度对排气系统模态、疲劳耐久性和隔振性能均有较大影响,因此通过改变5个吊耳的动刚度值,使排气系统约束模态避开发动机激励频率,在满足疲劳耐久性的要求下,提高排气系统的隔振性能。优化结果显示,排气系统约束模态避开发动机激励频率1Hz以上,吊耳传递力及其标准差分别下降34.48%和45.6%,排气系统隔振性能有较大幅度的提高,验证了该优化方案的可行性。