基于CAE方法的某轿车薄板结构声学性能研究

• 作 者: 王中
• 机 构: 江苏大学
• 出 处: 江苏大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 模态分析 频率响应分析 低频噪声预测 阻尼材料 汽车设计

在现代汽车的设计中，CAE技术已经有了广泛应用。在汽车噪声预测领域，有限元法(FEM)和边界元法(BEM)是最主要的CAE方法。本文以某轿车为研究对象，综合这两种方法对车内中低频噪声进行了预测和控制研究，为轿车车内声学设计提供了一定的参考，并研究了阻尼片对抑制车内低频噪声的效果。　　
首先建立简化的车身有限元模型。利用有限元的方法对白车身进行了模态分析。同时也对白车身进行了试验模态分析，通过对比验证了所建有限元模型的正确性。并对附加车门的车身模型进行了频率响应分析，掌握了车身上各点的不同频率的振动响应情况。　　
建立了车内声腔的有限元和边界元模型，运用有限元的方法，分别计算了车门同车身有缝隙和无缝隙两种情况下的声学模态，得出两种情况下的模态频率和模态振型图。并通过模态叠加法，预测了两种状况下车内的声学响应。两种状况的计算结果对比发现，缝隙对样车的声学状况影响很大，缝隙改变了车内的声学环境。在此基础上，本文专门针对样车试制阶段，由于手工样件工艺误差导致的试验样车车身同车门之间缝隙的存在可能会产生的影响作了分析。样车缝隙的存在可能会导致通过样车试验获得的车内噪声数据存在一定偏差，从而对真实声学状况产生误判。由此对整车开发过程中样车的密封性提出了要求，具有一定的工程应用价值。并运用边界元的方法通过车身与声腔边界元耦合模型计算了车身主要板件对车内声压测点的声学贡献度，得到了噪声峰值频率下各板件的贡献度系数，为识别主要结构噪声源，改进车身结构提供了指导性意见。另外，本文进行了整车的振动噪声试验，得出了车内的噪声及主要测点的振动瀑布图，一定程度上佐证了仿真的结果。　　
针对仿真和试验中反映出来的低频噪声问题，本文通过在结构表面粘贴阻尼片以降低低频噪声辐射面板的振动，从而达到降低低频噪声的目的。对阻尼片进行了有限元建模，并对粘贴阻尼片后的声学响应进行了计算，结果显示改进措施的效果较好。