基于模態(tài)分析法的轎車車身結構低頻噪聲研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代汽車技術的不斷發(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。車內噪聲主要由車身、發(fā)動機、傳動系等結構振動以及輪胎、風噪聲等引起，其中結構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發(fā)展很快，輕質的車身結構可以提高

2、動力性和燃油經(jīng)濟性，但往往會增加車身振動，提高車內噪聲等級，特別是低頻的結構噪聲。因此如何在考慮輕量化的前提下降低車內中低頻噪聲具有十分重要的意義。 本文研究范圍為車內中低頻固體傳播噪聲，以車內噪聲分析和優(yōu)化設計為研究內容。以某國產SUV轎車為實例，分別建立了車身結構、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，分別分析了車身結構、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。為降低車內噪聲，建立優(yōu)化函數(shù)，以車內噪聲最小化為優(yōu)化目標，車身質量為約束條件，通過結構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。主要研究內容有： (1) 建立結構、

4、聲腔及聲固耦合有限元模型并進行模態(tài)分析 建立結構、聲腔及聲固耦合系統(tǒng)的有限元模型，進行彎曲剛度、扭轉剛度計算，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噪聲的分析評估，對數(shù)據(jù)結果進行分析處理后，得到車內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，考慮對車身結構零件進行優(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，在不增加車身質量的基礎上進行優(yōu)化，將車身質量作為優(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，通過車身結構靈敏度分析定量得出各板件對車內噪聲靈敏度的大小，確定了關鍵零件，