轎車車身低頻結構聲耦合機理及降噪設計研究.pdf

1、現代分析手段與控制技術的發(fā)展,結構高性能材料的出現,轎車各項性能的不斷提高,使得車內噪聲問題凸顯為一項重要內容。如何控制車身結構聲腔耦合系統(tǒng)的動態(tài)特性,以降低車內低頻噪聲,是當前車內噪聲預測與控制研究的一個重點和難點;而深入理解結構和聲腔的振型和頻率耦合機理、探討車身低頻結構聲的聲壓響應幅度判定參數,是準確預測控制車內低頻結構聲的基礎。針對當前車身低頻結構聲的振型和頻率耦合機理不清晰、車身低頻結構聲的聲壓響應幅度判定參數不健全等關鍵問題

2、展開研究,深入分析結構聲腔的振型和頻率耦合機理,探討車身低頻結構聲的聲壓響應幅度判定參數,提出一種車身低頻結構聲改進設計新方法,為設計階段的車身提供重要指導。
　　 本文首先建立車身低頻結構聲虛擬樣機模型,通過實驗驗證所建立模型的精度,結果表明模型精度可以滿足分析使用要求。車身低頻結構聲虛擬樣機模型主要有白車身、含風擋白車身、車門、含門窗車身、車身、聲腔以及車身結構和乘員室聲腔的耦合模型,主要利用模態(tài)、車身靜剛度和車內聲壓級響應

3、的實驗和分析結果的對比分析,驗證模型的精度較高,可滿足分析使用要求。
　　 深入分析了結構和聲腔的振型耦合機理。推導了適用于不規(guī)則耦合系統(tǒng)的、綜合利用有限元方法計算振型耦合系數的求解公式,并與解析式計算結果進行對比,驗證了所推導公式的正確性。深入分析了結構聲腔分別為規(guī)則形狀、不規(guī)則形狀以及某實際車型三種情況下的振型耦合系數特征,發(fā)現結構和聲腔振型在耦合面上的相似程度和復雜程度決定了結構聲腔的振型耦合強弱,隨著相似程度降低和振型復

4、雜程度增加,振型耦合程度呈現減弱趨勢,反之,則呈現增強趨勢。隨著結構和聲腔形狀復雜化程度逐步提高,耦合系數向普遍較小方向發(fā)展,使得結構和聲腔的耦合整體向弱耦合變化。
　　 深入分析了結構和聲腔的頻率耦合機理。當產生振型耦合的兩階結構和聲腔,使得它們的頻率差在一定范圍內變化時,形成的耦合頻率具有特定的分布特性和主導特性。分布特性:未耦合的結構和聲腔子系統(tǒng),在產生振型耦合后將形成兩階耦合模態(tài),高階的耦合頻率大于較高的子系統(tǒng)未耦合固有

5、頻率,低階的小于較低的子系統(tǒng)未耦合固有頻率;隨著兩個子系統(tǒng)未耦合固有頻率差值的增加,高階的耦合頻率與較高的未耦合固有頻率之間、低階的與較低的未耦合固有頻率之間的差距逐漸縮小。
　　 主導特性:當未耦合的結構和聲腔固有頻率相等時,所產生的低階耦合頻率受兩個子系統(tǒng)共同主導,高階耦合頻率由聲腔主導的作用略強;當未耦合的結構固有頻率低于聲腔固有頻率時,隨著頻率差的增加,低階耦合頻率由結構主導的作用越來越強,高階耦合頻率由聲腔主導的作用越

6、來越強;當未耦合的結構固有頻率高于聲腔固有頻率時,隨著頻率差的增加,低階耦合頻率低由聲腔主導的作用越來越強,高階耦合頻率高由結構主導的作用越來越強。
　　 基于空腔內聲壓響應計算公式,得出了一種可以快速預測車內噪聲水平的參數,即轎車車身低頻結構聲的聲壓響應幅度判定參數;該參數可以明確分析頻率下形成聲壓響應的主要結構和聲腔模態(tài),并為降低較大的聲壓響應提供結構和聲腔模態(tài)在耦合面上振型分量的調整方向,從而快速定位車身結構改進位置和改進