利用壓電陶瓷進(jìn)行轎車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲主動(dòng)控制基礎(chǔ)研究.pdf

1、本文結(jié)合同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)工程系與上海大眾汽車(chē)有限公司合作的課題“轎車(chē)車(chē)內(nèi)噪聲壓電材料主動(dòng)控制器開(kāi)發(fā)”、對(duì)利用智能材料實(shí)現(xiàn)-典型的應(yīng)用問(wèn)題的振動(dòng)噪聲控制中所需要解決的關(guān)鍵問(wèn)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(chē)內(nèi)噪聲控制方面具有直接的應(yīng)用前景，而且對(duì)類似的應(yīng)用都具有理論和實(shí)踐上的推動(dòng)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(chē)車(chē)身板件的振動(dòng)主動(dòng)控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 在對(duì)壓電智能結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析的過(guò)程中，本文分別采用了解析法、有限元方法和實(shí)驗(yàn)法對(duì)表面貼有壓電陶瓷、四邊簡(jiǎn)支的鋼板件進(jìn)行了分析。對(duì)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(duì)可行的，通過(guò)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(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dòng)模態(tài)聲輻射效率的概念，確定將它作為衡量振動(dòng)聲輻射的優(yōu)勢(shì)模態(tài)和劣勢(shì)模態(tài)的指標(biāo)，并通過(guò)對(duì)控制對(duì)象——四邊簡(jiǎn)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(dòng)特性。通過(guò)對(duì)模態(tài)輻射效率的計(jì)算，確定了傳感器和壓電作動(dòng)器的最佳布置位置。在計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)上，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，在單頻正弦激勵(lì)情況下得到了良好的振動(dòng)抑制效果。 為了深入研究發(fā)動(dòng)機(jī)引起的車(chē)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(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析入手，討論了直列四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的振動(dòng)特性，提出了由不平衡的二次往復(fù)慣性力引起的發(fā)動(dòng)機(jī)二階振動(dòng)在振動(dòng)特性中占據(jù)了主要地位，而通過(guò)實(shí)車(chē)試驗(yàn)也證明了這一觀點(diǎn)的正確性。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相干分析，揭示了發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激發(fā)的車(chē)內(nèi)噪聲的傳播途徑，并確定了車(chē)身頂棚是主要的振動(dòng)發(fā)聲元件，提出了通過(guò)控制它的振動(dòng)抑制車(chē)內(nèi)噪聲水平的方案。 最后，本文建立了轎車(chē)頂棚的有限元模型，對(duì)它進(jìn)行了模態(tài)分析，計(jì)算了頂棚的模態(tài)聲輻射效率后確定