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商用车驾驶室声品质的分析与优化研究

商用车驾驶室声品质的分析与优化研究

作者：肖剑锋华中科技大学

学位级别：硕士

随着车辆的普及化及人们对乘坐舒适性要求的日益提高,车辆的NVH研究已由过去的降低噪声向声品质方向发展,特别是对于新能源商用车来讲,虽然汽车的整体声压级并不高,但其声学舒适性并没有得到明显的改善。其主要原因是车辆的声辐射特性... 详细信息

随着车辆的普及化及人们对乘坐舒适性要求的日益提高,车辆的NVH研究已由过去的降低噪声向声品质方向发展,特别是对于新能源商用车来讲,虽然汽车的整体声压级并不高,但其声学舒适性并没有得到明显的改善。其主要原因是车辆的声辐射特性及声掩蔽效应产生了变化,因此,研究新能源商用车的声品质评价及其优化控制方法,对于提升其声学舒适性具有重要的理论价值和工程实际意义。本文结合东风柳州汽车公司氢燃料电池汽车项目“整车动力学匹配及NVH关键问题”子课题,以该公司某型号氢燃料电池商用车声品质控制为目标,在整备驾驶室声学-结构建模与模态分析、声品质主客观评价模型及驾驶室声品质优化等方面进行研究。首先,基于流体等效模型—Johnson-Champoux-Allard模型,讨论驾驶室内饰材料的几何、声学特性参数与内饰材料的降噪性能的关系,依据Matlab平台建立驾驶室聚氨酯泡沫多孔材料声学模型;设计并简化包含车窗与内饰的整备驾驶室结构有限元模型(FE)以及驾驶室声腔有限元模型;基于ANSYS平台仿真获得整备驾驶室结构自由模态与声腔模态特性,考虑驾驶室外部激励与结构固有频率的关系。其次,依据人耳听觉特性建立声品质客观参量的理论计算模型;整合主客观评价结果,建立一种基于DFA-BP的声品质主客观评价体系,为驾驶室声品质优化提供评价依据;通过LMS Virtual.lab平台建立驾驶室声固耦合模型,计算得到“力-声压级”噪声传递函数(NTF),结合模态分析结果探究NTF峰值成因;考虑FEM和BEM两种方法,探究整备驾驶室的声学响应特性及声品质特性,为后续的驾驶室声品质优化明确目标。最后,基于整备驾驶室声学场点的声品质特性,采取两种方案优化驾驶室声品质。探究了驾驶室内噪声常用的降噪理论和方法;基于声传递向量方法分析驾驶室壁板贡献量,获得包围驾驶室的各面板在重点频率处的声学贡献量;依据Matlab平台建立代理模型,以驾驶室声学场点声品质为目标,对贡献量大的驾驶室壁板厚度迭代优化;此外,基于粒子群算法优化了驾驶室内饰多孔材料声学模型,实现驾驶室声学场点声品质的进一步优化。

关键词：声品质整备驾驶室声固耦合模型模态分析代理模型多孔材料等效流体模型

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车室低频噪声次级传递路径分析及降噪控制

噪声与振动控制 2020年第1期40卷 80-85页

作者：胡启国周龙龙重庆交通大学机电与车辆工程学院

通过车室低频噪声次级传递路径板件贡献量的分析,提出板件综合贡献量系数来分析与控制车室噪声。阐述传递路径分析理论及车室噪声产生的机理,通过网格映射法建立车室声固耦合模型,预测分析车室低频噪声的特性。在Virtual.Lab中计算得到... 详细信息

通过车室低频噪声次级传递路径板件贡献量的分析,提出板件综合贡献量系数来分析与控制车室噪声。阐述传递路径分析理论及车室噪声产生的机理,通过网格映射法建立车室声固耦合模型,预测分析车室低频噪声的特性。在Virtual.Lab中计算得到车身板件贡献量与目标点的声学幅值及相位,结合目标点位置权重和相对噪声水平系数,计算车室噪声的板件综合贡献量系数,得到贡献量较大的板件为车室左下挡板、车室右上壁板、车室左上壁板。通过模态应变能法分析粘弹性阻尼材料特性,基于板件敷设阻尼材料,仿真得到车室低频噪声取得良好的降噪效果。

关键词：声学传递路径分析声固耦合模型位置权重板件综合贡献量系数模态应变能法

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薄膜型声学超材料的低频隔声性能研究

薄膜型声学超材料的低频隔声性能研究

作者：易建华华南理工大学

学位级别：硕士

长久以来,汽车领域里的低频噪声问题一直困扰着人们。传统的隔声材料由于受到质量定律的限制,难以在低频范围达到良好的隔声效果。此时,声学超材料的出现为低频隔声提供了新的方向。研究表明,薄膜型声学超材料在轻质低频段隔声效果更好... 详细信息

长久以来,汽车领域里的低频噪声问题一直困扰着人们。传统的隔声材料由于受到质量定律的限制,难以在低频范围达到良好的隔声效果。此时,声学超材料的出现为低频隔声提供了新的方向。研究表明,薄膜型声学超材料在轻质低频段隔声效果更好,是当前声学超材料的主要研究趋势。本文以薄膜型声学超材料作为研究对象,建立隔声计算模型,研究其在低频范围内的隔声性能,并设计单质量与多质量超材料,实现轻质低频宽带的隔声,主要的工作内容如下:第一,将当前声学超材料按照结构特点的不同分成四类,即亥姆霍兹型、薄板型、薄膜型以及其他类型。结合国内外研究文献,对这四种结构的研究现状分别加以叙述和总结,并确定最终的研究对象为薄膜型声学超材料。第二,基于多物理场分析软件Comsol,建立薄膜型声学超材料典型结构的声固耦合模型。从负有效质量、模态分析和能量分布的角度,深入研究薄膜型声学超材料的隔声机理。分析表明,超材料的隔声峰值处会出现负有效质量,结构的第一、四阶模态与隔声曲线的峰谷值所在频率有关,应变能峰值出现在隔声谷值所在频率处,且超材料隔声主要为反射能量为主。第三,以薄膜型声学超材料的典型结构为原型,选定材料设计单质量薄膜型声学超材料。基于隔声计算模型,研究超材料的结构参数对其隔声量的影响,包括弹性薄膜的厚度和面积、硬质框架的材料、质量块的等分形式以及声波入射俯仰角度等。通过3D打印制作单质量超材料样件,进行阻抗管试验,验证隔声计算模型的正确性。最后,设计一种多质量薄膜型声学超材料,计算结果表明,多质量超材料隔声量高于单质量超材料。制备多质量超材料样件进行阻抗管试验,验证多质量超材料隔声计算模型的正确性。基于隔声计算模型,分析多质量超材料在相同质量块分布和不同质量块分布下的隔声特性。之后,结合工程实际,将多质量薄膜型声学超材料与同等质量的均质EVA进行隔声测试比较,并与棉毡、EVA等声学包材料制成复合平板结构,对试验样件进行隔声测试。结果表明,超材料隔声效果好于等重量材料,与其他声学包材料复合后,隔声量仍然高于传统的隔声材料。

关键词：薄膜型声学超材料声固耦合模型多质量超材料阻抗管试验复合平板

某轻型卡车驾驶室结构与噪声性能优化设计研究

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某轻型卡车驾驶室结构与噪声性能优化设计研究

作者：潘坤合肥工业大学

学位级别：硕士

本文主要运用有限元分析方法和结构优化方法对轻型卡车驾驶室的结构静动态特性和声学特性进行了研究。一方面,运用拓扑优化和尺寸优化相结合的方法提高了驾驶室的模态特性和弯扭刚度。另一方面,采用添加阻尼材料的方式降低了驾驶室内部... 详细信息

本文主要运用有限元分析方法和结构优化方法对轻型卡车驾驶室的结构静动态特性和声学特性进行了研究。一方面,运用拓扑优化和尺寸优化相结合的方法提高了驾驶室的模态特性和弯扭刚度。另一方面,采用添加阻尼材料的方式降低了驾驶室内部噪声,并对阻尼材料进行了优化布局,节省了材料。首先建立了驾驶室结构有限元模型,并通过试验验证了模型的准确性。在Optistruct软件中,分析了驾驶室的自由模态和弯曲、扭转刚度,得出了驾驶室第一阶模态频率偏低,弯曲和扭转刚度不足的结论。为了改善驾驶室结构的静动态特性,首先采用拓扑优化的方法找到驾驶室结构薄弱的区域,采用添加加强板的方式提高其刚度,通过优化结果验证了这种方案的合理性。然后对新增加的加强板的厚度进行了尺寸优化,使驾驶室静动态性能满足要求的同时新增加的加强板的质量最小。经过拓扑优化和尺寸优化后,在质量相比优化前增加1.7%的基础上,驾驶室的第一阶模态频率相比优化前提高了12.03%,弯曲刚度提高了9.8%,扭转刚度提高了17.4%。在Hypermesh软件中建立了驾驶室声固耦合模型,分别对结构优化前和优化后进行了主驾右耳声学频率响应分析,结果表明前文的结构优化在提高驾驶室静动态性能的同时也对驾驶室内部噪声也有一定的降噪作用。通过计算驾驶室场点声学频率响应曲线,确定出主要的峰值频率作为后续的优化目标,计算出峰值频率点的板件贡献量、模态贡献量和节点贡献量,综合利用这些声学诊断方法确定出需要优化的板件和局部区域。采用铺设阻尼材料的方式来改善驾驶室的声学性能。首先分析了自由阻尼材料和约束阻尼材料的降噪效果,然后以顶棚铺设阻尼材料为例,对顶棚自由阻尼层进行拓扑优化,有效降低了特定频率处的声压,并且拓扑优化后阻尼材料保留的部分与节点贡献量较大的区域基本一致,为下文多频率声压级的阻尼优化方法的提出做铺垫。采用了两种方法对阻尼材料进行了优化布置,其中板件贡献量结合综合模态应变能的方法计算效率快,但对峰值降噪效果有限,节点贡献量结合拓扑优化的方法对驾驶室峰值噪声降噪明显,而且对整段频率都有很好的降噪作用,并且阻尼材料的使用量比上一种方法更少,但计算效率相对较慢。总之,这两种阻尼铺设方法对驾驶室声学性能都有一定的改善,达到了预期的降噪效果,具有一定的工程意义。

关键词：驾驶室模态拓扑优化声固耦合模型声学贡献量阻尼优化

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某特种车模态分析

汽车实用技术 2020年第18期45卷 125-127,133页

作者：王坤祥重庆车辆检测研究院有限公司重庆401122

为了更好地探究车内低频结构噪声,采用有限元法建立某特种车的有限元结构模型、车内声腔模型和声固耦合模型,分析了具有代表性的局部结构模态,车内空气在其固有频率下声压的振动情况以及对比分析耦合模型和结构模型,为找出对车内振动噪... 详细信息

为了更好地探究车内低频结构噪声,采用有限元法建立某特种车的有限元结构模型、车内声腔模型和声固耦合模型,分析了具有代表性的局部结构模态,车内空气在其固有频率下声压的振动情况以及对比分析耦合模型和结构模型,为找出对车内振动噪声贡献量大的部件提供参考。

关键词：有限元法模态声腔模型声固耦合模型

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燃料电池轿车车内噪声仿真分析研究

山东交通学院学报 2008年第1期16卷 1-6页

作者：冯青芦勇左曙光陈有松同济大学汽车学院上海201804 上海大众汽车有限公司上海201805

建立了燃料电池轿车声固耦合有限元模型,以氢泵和驱动电机的振动加速度频谱为边界条件对模型进行了车内噪声声固耦合频率响应分析,峰值频率值与实验值吻合较好;在其中2个峰值频率上进行板件声学贡献分析,确定了影响车内噪声最主要的板件... 详细信息

建立了燃料电池轿车声固耦合有限元模型,以氢泵和驱动电机的振动加速度频谱为边界条件对模型进行了车内噪声声固耦合频率响应分析,峰值频率值与实验值吻合较好;在其中2个峰值频率上进行板件声学贡献分析,确定了影响车内噪声最主要的板件;通过对该板件的优化改造,降低了车内噪声。

关键词：燃料电池轿车车内噪声声固耦合模型频率响应板件声学贡献

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基于FCV声固耦合模型的车内噪声预测

系统仿真技术 2007年第4期3卷 201-205页

作者：冯青左曙光陈有松蔡建江同济大学汽车学院上海201804

为了更精确地对燃料电池轿车(FCV)的车内噪声进行仿真研究,在详细的车身结构有限元模型和乘座室声学有限元模型基础上,建立了多子系统声固耦合模型,并进行了声固耦合模态分析。将试验所得的激励信号加载于该模型进行频响分析,得到车内... 详细信息

为了更精确地对燃料电池轿车(FCV)的车内噪声进行仿真研究,在详细的车身结构有限元模型和乘座室声学有限元模型基础上,建立了多子系统声固耦合模型,并进行了声固耦合模态分析。将试验所得的激励信号加载于该模型进行频响分析,得到车内噪声的响应量与实验值基本吻合。故多子系统的声固耦合模型较真实地反映了燃料电池轿车的振动噪声特性,为进一步的模态参与分析和板件贡献分析打下了基础。

关键词：燃料电池轿车声固耦合模型频响分析车内噪声