利用壓電陶瓷進行轎車車內噪聲主動控制基礎研究.pdf

1、本文結合同濟大學汽車工程系與上海大眾汽車有限公司合作的課題“轎車車內噪聲壓電材料主動控制器開發(fā)”、對利用智能材料實現(xiàn)-典型的應用問題的振動噪聲控制中所需要解決的關鍵問題，解決的途徑從理論上進行比較深入的探討，從實踐上加以驗證。研究的結論不僅在車內噪聲控制方面具有直接的應用前景，而且對類似的應用都具有理論和實踐上的推動作用。 壓電陶瓷等智能材料由于其獨特的電力學性能，在減振降噪領域日益成為被關注的熱點。本文首先分析了壓電陶瓷材

2、料的特性，引入了描述壓電陶瓷材料電、力學特性及其耦合作用的性能參數，并認為它能夠被用作轎車車身板件的振動主動控制的執(zhí)行機構。 在對壓電智能結構進行建模分析的過程中，本文分別采用了解析法、有限元方法和實驗法對表面貼有壓電陶瓷、四邊簡支的鋼板件進行了分析。對三種不同的方法進行了比較，討論了為什么采用實驗方法建模是相對可行的，通過實驗證明了由實驗法建立的控制通道模型可以方便地用于振動主動控制系統(tǒng)的設計中，并且與其它建模方法相比更

3、加符合實際情況。 本文引出了振動模態(tài)聲輻射效率的概念，確定將它作為衡量振動聲輻射的優(yōu)勢模態(tài)和劣勢模態(tài)的指標，并通過對控制對象——四邊簡支的矩形薄板進行有限元和實驗模態(tài)分析，初步掌握了其振動特性。通過對模態(tài)輻射效率的計算，確定了傳感器和壓電作動器的最佳布置位置。在計算機仿真的基礎上，對控制系統(tǒng)進行了實驗，在單頻正弦激勵情況下得到了良好的振動抑制效果。 為了深入研究發(fā)動機引起的車內噪聲的形成和傳遞的特性，本文從曲柄連桿機構的運

4、動學和動力學分析入手，討論了直列四缸四沖程發(fā)動機工作時的振動特性，提出了由不平衡的二次往復慣性力引起的發(fā)動機二階振動在振動特性中占據了主要地位，而通過實車試驗也證明了這一觀點的正確性。通過對試驗數據的相干分析，揭示了發(fā)動機振動激發(fā)的車內噪聲的傳播途徑，并確定了車身頂棚是主要的振動發(fā)聲元件，提出了通過控制它的振動抑制車內噪聲水平的方案。 最后，本文建立了轎車頂棚的有限元模型，對它進行了模態(tài)分析，計算了頂棚的模態(tài)聲輻射效率后確定