利用壓電陶瓷進(jìn)行轎車車內(nèi)噪聲主動控制基礎(chǔ)研究.pdf

1、本文結(jié)合同濟(jì)大學(xué)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(nèi)噪聲壓電材料主動控制器開發(fā)”、對利用智能材料實(shí)現(xiàn)-典型的應(yīng)用問題的振動噪聲控制中所需要解決的關(guān)鍵問題，解決的途徑從理論上進(jìn)行比較深入的探討，從實(shí)踐上加以驗(yàn)證。研究的結(jié)論不僅在車內(nèi)噪聲控制方面具有直接的應(yīng)用前景，而且對類似的應(yīng)用都具有理論和實(shí)踐上的推動作用。 壓電陶瓷等智能材料由于其獨(dú)特的電力學(xué)性能，在減振降噪領(lǐng)域日益成為被關(guān)注的熱點(diǎn)。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(xué)特性及其耦合作用的性能參數(shù)，并認(rèn)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(jī)構(gòu)。 在對壓電智能結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shí)驗(yàn)法對表面貼有壓電陶瓷、四邊簡支的鋼板件進(jìn)行了分析。對三種不同的方法進(jìn)行了比較，討論了為什么采用實(shí)驗(yàn)方法建模是相對可行的，通過實(shí)驗(yàn)證明了由實(shí)驗(yàn)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(shè)計中，并且與其它建模方法相比更

3、加符合實(shí)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(biāo)，并通過對控制對象——四邊簡支的矩形薄板進(jìn)行有限元和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(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(jī)仿真的基礎(chǔ)上，對控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，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(jī)引起的車內(nèi)噪聲的形成和傳遞的特性，本文從曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)

4、動學(xué)和動力學(xué)分析入手，討論了直列四缸四沖程發(fā)動機(jī)工作時的振動特性，提出了由不平衡的二次往復(fù)慣性力引起的發(fā)動機(jī)二階振動在振動特性中占據(jù)了主要地位，而通過實(shí)車試驗(yàn)也證明了這一觀點(diǎn)的正確性。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相干分析，揭示了發(fā)動機(jī)振動激發(fā)的車內(nèi)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(nèi)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(jìn)行了模態(tài)分析，計算了頂棚的模態(tài)聲輻射效率后確定