轎車車身低頻結(jié)構(gòu)聲耦合機(jī)理及降噪設(shè)計(jì)研究.pdf

1、現(xiàn)代分析手段與控制技術(shù)的發(fā)展,結(jié)構(gòu)高性能材料的出現(xiàn),轎車各項(xiàng)性能的不斷提高,使得車內(nèi)噪聲問題凸顯為一項(xiàng)重要內(nèi)容。如何控制車身結(jié)構(gòu)聲腔耦合系統(tǒng)的動態(tài)特性,以降低車內(nèi)低頻噪聲,是當(dāng)前車內(nèi)噪聲預(yù)測與控制研究的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn);而深入理解結(jié)構(gòu)和聲腔的振型和頻率耦合機(jī)理、探討車身低頻結(jié)構(gòu)聲的聲壓響應(yīng)幅度判定參數(shù),是準(zhǔn)確預(yù)測控制車內(nèi)低頻結(jié)構(gòu)聲的基礎(chǔ)。針對當(dāng)前車身低頻結(jié)構(gòu)聲的振型和頻率耦合機(jī)理不清晰、車身低頻結(jié)構(gòu)聲的聲壓響應(yīng)幅度判定參數(shù)不健全等關(guān)鍵問題

2、展開研究,深入分析結(jié)構(gòu)聲腔的振型和頻率耦合機(jī)理,探討車身低頻結(jié)構(gòu)聲的聲壓響應(yīng)幅度判定參數(shù),提出一種車身低頻結(jié)構(gòu)聲改進(jìn)設(shè)計(jì)新方法,為設(shè)計(jì)階段的車身提供重要指導(dǎo)。
　　 本文首先建立車身低頻結(jié)構(gòu)聲虛擬樣機(jī)模型,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所建立模型的精度,結(jié)果表明模型精度可以滿足分析使用要求。車身低頻結(jié)構(gòu)聲虛擬樣機(jī)模型主要有白車身、含風(fēng)擋白車身、車門、含門窗車身、車身、聲腔以及車身結(jié)構(gòu)和乘員室聲腔的耦合模型,主要利用模態(tài)、車身靜剛度和車內(nèi)聲壓級響應(yīng)

3、的實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果的對比分析,驗(yàn)證模型的精度較高,可滿足分析使用要求。
　　 深入分析了結(jié)構(gòu)和聲腔的振型耦合機(jī)理。推導(dǎo)了適用于不規(guī)則耦合系統(tǒng)的、綜合利用有限元方法計(jì)算振型耦合系數(shù)的求解公式,并與解析式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了所推導(dǎo)公式的正確性。深入分析了結(jié)構(gòu)聲腔分別為規(guī)則形狀、不規(guī)則形狀以及某實(shí)際車型三種情況下的振型耦合系數(shù)特征,發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和聲腔振型在耦合面上的相似程度和復(fù)雜程度決定了結(jié)構(gòu)聲腔的振型耦合強(qiáng)弱,隨著相似程度降低和振型復(fù)

4、雜程度增加,振型耦合程度呈現(xiàn)減弱趨勢,反之,則呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢。隨著結(jié)構(gòu)和聲腔形狀復(fù)雜化程度逐步提高,耦合系數(shù)向普遍較小方向發(fā)展,使得結(jié)構(gòu)和聲腔的耦合整體向弱耦合變化。
　　 深入分析了結(jié)構(gòu)和聲腔的頻率耦合機(jī)理。當(dāng)產(chǎn)生振型耦合的兩階結(jié)構(gòu)和聲腔,使得它們的頻率差在一定范圍內(nèi)變化時(shí),形成的耦合頻率具有特定的分布特性和主導(dǎo)特性。分布特性:未耦合的結(jié)構(gòu)和聲腔子系統(tǒng),在產(chǎn)生振型耦合后將形成兩階耦合模態(tài),高階的耦合頻率大于較高的子系統(tǒng)未耦合固有

5、頻率,低階的小于較低的子系統(tǒng)未耦合固有頻率;隨著兩個(gè)子系統(tǒng)未耦合固有頻率差值的增加,高階的耦合頻率與較高的未耦合固有頻率之間、低階的與較低的未耦合固有頻率之間的差距逐漸縮小。
　　 主導(dǎo)特性:當(dāng)未耦合的結(jié)構(gòu)和聲腔固有頻率相等時(shí),所產(chǎn)生的低階耦合頻率受兩個(gè)子系統(tǒng)共同主導(dǎo),高階耦合頻率由聲腔主導(dǎo)的作用略強(qiáng);當(dāng)未耦合的結(jié)構(gòu)固有頻率低于聲腔固有頻率時(shí),隨著頻率差的增加,低階耦合頻率由結(jié)構(gòu)主導(dǎo)的作用越來越強(qiáng),高階耦合頻率由聲腔主導(dǎo)的作用越

6、來越強(qiáng);當(dāng)未耦合的結(jié)構(gòu)固有頻率高于聲腔固有頻率時(shí),隨著頻率差的增加,低階耦合頻率低由聲腔主導(dǎo)的作用越來越強(qiáng),高階耦合頻率高由結(jié)構(gòu)主導(dǎo)的作用越來越強(qiáng)。
　　 基于空腔內(nèi)聲壓響應(yīng)計(jì)算公式,得出了一種可以快速預(yù)測車內(nèi)噪聲水平的參數(shù),即轎車車身低頻結(jié)構(gòu)聲的聲壓響應(yīng)幅度判定參數(shù);該參數(shù)可以明確分析頻率下形成聲壓響應(yīng)的主要結(jié)構(gòu)和聲腔模態(tài),并為降低較大的聲壓響應(yīng)提供結(jié)構(gòu)和聲腔模態(tài)在耦合面上振型分量的調(diào)整方向,從而快速定位車身結(jié)構(gòu)改進(jìn)位置和改進(jìn)