基于模態(tài)分析法的轎車車身結(jié)構(gòu)低頻噪聲研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對乘坐舒適性要求的不斷提高，汽車車內(nèi)噪聲的水平已經(jīng)成為衡量車型設計成功與否的重要指標之一。車內(nèi)噪聲主要由車身、發(fā)動機、傳動系等結(jié)構(gòu)振動以及輪胎、風噪聲等引起，其中結(jié)構(gòu)振動引起的噪聲屬于中低頻噪聲，這種噪聲雖然聲音響度不大，但長時間處于這種環(huán)境中，很容易引起煩躁等人體不適，對駕駛安全影響很大，而車身是汽車的主要部件，在設計階段就應該嚴格控制其NVH性能。近年來汽車輕量化技術(shù)發(fā)展很快，輕質(zhì)的車身結(jié)構(gòu)可以提高

2、動力性和燃油經(jīng)濟性，但往往會增加車身振動，提高車內(nèi)噪聲等級，特別是低頻的結(jié)構(gòu)噪聲。因此如何在考慮輕量化的前提下降低車內(nèi)中低頻噪聲具有十分重要的意義。 本文研究范圍為車內(nèi)中低頻固體傳播噪聲，以車內(nèi)噪聲分析和優(yōu)化設計為研究內(nèi)容。以某國產(chǎn)SUV轎車為實例，分別建立了車身結(jié)構(gòu)、乘客室聲腔及聲固耦合系統(tǒng)的有限元模型，進行了彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的計算并與實驗進行對比驗證了模型的正確性。基于模態(tài)分析法，分別分析了車身結(jié)構(gòu)、乘客室聲腔的模態(tài)特性，

3、并進行了聲固耦合系統(tǒng)模態(tài)及系統(tǒng)振動特性的分析。通過動態(tài)響應分析給出車內(nèi)噪聲等級以及噪聲的頻率分布特性，得到兩個峰值噪聲。為降低車內(nèi)噪聲，建立優(yōu)化函數(shù)，以車內(nèi)噪聲最小化為優(yōu)化目標，車身質(zhì)量為約束條件，通過結(jié)構(gòu)靈敏度分析定量確定了車身零件對峰值噪聲的貢獻度系數(shù)，以關鍵車身零件作為優(yōu)化設計變量，進行優(yōu)化計算。優(yōu)化結(jié)果顯示兩個峰值噪聲有了明顯的下降。本研究為今后的轎車噪聲控制與研究提供了可借鑒的方法。主要研究內(nèi)容有： (1) 建立結(jié)構(gòu)、

4、聲腔及聲固耦合有限元模型并進行模態(tài)分析 建立結(jié)構(gòu)、聲腔及聲固耦合系統(tǒng)的有限元模型，進行彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度計算，與實車試驗對比驗證模型的正確性，并進行模態(tài)計算分析，了解系統(tǒng)的模態(tài)振動特性，為噪聲分析控制提供基礎。 (2) 系統(tǒng)動態(tài)響應分析 分別對轎車的四個懸掛處進行一定頻段內(nèi)的白噪聲激勵，根據(jù)國家標準選擇參考點，利用振型疊加法進行車內(nèi)噪聲的分析評估，對數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析處理后，得到車內(nèi)噪聲等級及噪聲的頻率分布特性，以

5、指導下一步優(yōu)化改進的有效進行。 (3) 優(yōu)化改進 針對峰值噪聲，考慮對車身結(jié)構(gòu)零件進行優(yōu)化，確定優(yōu)化問題的三要素，即優(yōu)化目標函數(shù)、優(yōu)化設計變量和優(yōu)化約束條件。為有效降低噪聲，以車內(nèi)噪聲最小化為優(yōu)化目標函數(shù)；考慮到轎車的輕量化設計，在不增加車身質(zhì)量的基礎上進行優(yōu)化，將車身質(zhì)量作為優(yōu)化約束條件；優(yōu)化設計變量的選取對優(yōu)化計算的有效性和可實施性非常重要，通過車身結(jié)構(gòu)靈敏度分析定量得出各板件對車內(nèi)噪聲靈敏度的大小，確定了關鍵零件，