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基于FE-SEA混合法的前围隔音量仿真与试验分析(一)

2017/11/30    来源:互联网    作者:周权  李星  梁海明  黄勇  黄祚华  郑卿卿      
关键字:混合法  隔音垫  隔音量  
本文通过FE与SEA混合建模方法进行了多种不同隔音垫的隔声量仿真分析工作,并研究了泄露、隔音垫反装等各种工况等对于前围隔音量的影响。

    0 引言

    车身NVH性能作为车辆整体NVH性能的一部分,对于实现整体NVH性能达标非常关键。目前国内各主机厂在车身结构NVH方面的技术水平相差不大,而在车身中高频NVH方面的技术却差别明显。车身低频结构噪声通过车身结构本体传播,可以通过改变车身刚度、阻尼和质量等方式进行优化,而车辆中高频噪声主要是空气传播噪声,主要通过吸隔音的方式进行优化。

    发动机辐射噪声是典型的中高频噪声,也是车辆上最大的噪声源,因此车身前围及隔音垫的设计对于降低车内噪声水平非常重要。虽然通过试验可以得到隔音垫的隔声量,但是这种后期的试验结果很难指导隔音垫的前期设计工作。通过SEA仿真预测技术可以在车辆开发前期很好的进行隔音垫铺层材料的选择、各层材料顺序和厚度的确定、设计结果的达标性预测等工作,从而在车型开发的早期就进行前围隔音垫的设计,避免后期隔音量不达标的情况。本文对某车型前围隔音垫进行SEA建模和仿真分析,并与隔声窗试验结果进行对标,验证建模的准确性,同时针对前围仿真结果及其影响因素进行了一系列的研究和探讨。

    1 统计能量法理论

    研究两个子系统模型,其中一个子系统是由外力直接驱动的,而另一系统仅是通过耦合来驱动的。在下图1中表示了该模型,其中II1是输入到子系统1的功率,II2=0是输入到子系统2的功率;n1和n2是子系统1和2的模态密度,η1和η2分别是子系统1和2的内部损耗因子,η12和η21分别为子系统1和2之间以及子系统2和1之间的能量流相关的耦合损耗因子,<E1>和<E2>是子系统1和2关的振动能量。所有波动项都假设为时间平均和空间平均。

    1

    两组振子稳态功率平衡方程是:

    2

    两组振子之间的稳态能量比可以从方程(3)获得:

    3

    上式非常重要,表明了耦合的子系统之间的能量比可以从内部损耗因子和耦合损耗因子得到。

    根据经验,选取子系统时,必须满足子系统之间是弱稱合状态,也就是需要满足ηij〈〈ηi和ηj。

    2 隔音垫隔音量试验

    2.1 隔声系统介绍

    隔声量试验采用PSA所制作的小型隔声箱进行。在进行大量的分析和反复试验的基础上,采用图1的测量结构。小隔音箱由上、下两个箱体组成,上箱体的尺寸为lmXlmXlm,5个壁面,通过特殊的吸音材料和结构的密封处理,近似消声室;下箱体的尺寸为lmXlmXO.7m,5个壁面均为一定厚度的水泥,为混响室;上、下两个箱体之间用厚度为0.77mm的钢板隔开,作为参考测试件,被测对象置于其上;在下箱体中有按一定位置布局的4个高音喇叭、9个低音喇叭作为声源,保证声源在[250Hz,10000Hz]的范围内有足够的发声声功率。通过特殊的隔音和密封处理,声源发出的声音,只能透过被测样件传到测量室;传到上箱体中噪声被按一定位置布局的4个传声器接收;通过图1所示的系统进行数据采集和处理,将实际被测件和参考测试件接收端声压级的差值来计算隔音量。

    4

    2.2 平直隔音垫的选取

    选取了四家不同供应商所提供的共15种典型的前围隔音垫进行基于小隔声箱的隔音量试验,这些隔音垫的材料组成包含了PET、EVA、PU发泡、双组份棉、硬毡、软毡、PE膜等各种常见材料。因小隔声箱尺寸限制,将所有隔音垫制作并切割成700mmX700mm规格的均匀厚度平直件,以减少试验和仿真的难度及不确定性,方便仿真模型的调试,增加对标结果的一致性。选取的隔音垫材料组成及厚度等信息如下表1所示。

    表1 隔音垫材料组成

    5

责任编辑:张纯子
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