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(duì)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(shè)計(jì)成功與否的重要指標(biāo)之一。車內(nèi)噪聲主要由車身、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系等結(jié)構(gòu)振動(dòng)以及輪胎、風(fēng)噪聲等引起，其中結(jié)構(gòu)振動(dòng)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(zhǎng)時(shí)間處于這種環(huán)境中，很容易引起煩躁等人體不適，對(duì)駕駛安全影響很大，而車身是汽車的主要部件，在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該嚴(yán)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(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，但往往會(huì)增加車身振動(dòng)，提高車內(nèi)噪聲等級(jí)，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(shè)計(jì)為研究?jī)?nèi)容。以某國(guó)產(chǎn)SUV轎車為實(shí)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(jìn)行了彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)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(jìn)行了聲固耦合系統(tǒng)模態(tài)及系統(tǒng)振動(dòng)特性的分析。通過動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析給出車內(nèi)噪聲等級(jí)以及噪聲的頻率分布特性，得到兩個(gè)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(biāo)，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(duì)峰值噪聲的貢獻(xiàn)度系數(shù)，以關(guān)鍵車身零件作為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。優(yōu)化結(jié)果顯示兩個(gè)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?jī)?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(jìn)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(jìn)行彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算，與實(shí)車試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證模型的正確性，并進(jìn)行模態(tài)計(jì)算分析，了解系統(tǒng)的模態(tài)振動(dòng)特性，為噪聲分析控制提供基礎(chǔ)。 (2) 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析 分別對(duì)轎車的四個(gè)懸掛處進(jìn)行一定頻段內(nèi)的白噪聲激勵(lì)，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇參考點(diǎn)，利用振型疊加法進(jìn)行車內(nèi)噪聲的分析評(píng)估，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析處理后，得到車內(nèi)噪聲等級(jí)及噪聲的頻率分布特性，以

5、指導(dǎo)下一步優(yōu)化改進(jìn)的有效進(jìn)行。 (3) 優(yōu)化改進(jìn) 針對(duì)峰值噪聲，考慮對(duì)車身結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行優(yōu)化，確定優(yōu)化問題的三要素，即優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)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(biāo)函數(shù)；考慮到轎車的輕量化設(shè)計(jì)，在不增加車身質(zhì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，將車身質(zhì)量作為優(yōu)化約束條件；優(yōu)化設(shè)計(jì)變量的選取對(duì)優(yōu)化計(jì)算的有效性和可實(shí)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(duì)車內(nèi)噪聲靈敏度的大小，確定了關(guān)鍵零件，