发动机激励引起的车内结构噪声分析与控制

摘要

汽车车内噪声对乘员的身体健康有着一定的影响，其噪声水平不仅受到法规的限制约束，更关乎汽车的市场竞争力，因此研究降低汽车车内噪声水平的方法具有重要意义。
　　本文为探索降低车内结构噪声的有效方法，以某企业某款正向开发的SUV汽车（设计车）为研究对象，从发动机激励引起的车内结构噪声的产生机理着手，对激励传递的路径进行分析与控制。主要研究内容包括:
　　动力总成悬置系统分析与优化:建立了设计车动力总成悬置系统六自由度模型，编写了基于Matlab图形用户界面(GUI)的动力总成悬置系统分析程序，对设计车动力总成悬置系统进行了振动与解耦分析，并通过约束动力总成各阶模态解耦率，以固有频率的合理分布为目标函数，以悬置各向刚度为设计变量，运用遗传算法进行了优化，获得了一个解耦率高、固有频率分布合理的动力总成悬置系统。
　　车身结构模态分析:建立了同档次竞争车型（对标车）的白车身有限元模型，进行了对标车白车身结构自由模态分析，并将模态分析结果与对标车实车模态测试结果进行了对比，验证了有限元建模的正确性和可靠性;采用验证后的建模方法，建立了设计车白车身与内饰车身有限元模型。
　　动力总成安装点动刚度分析:基于车身结构有限元模型，采用模态叠加法对设计车与对标车动力总成安装点动刚度进行了分析与对比，验证设计车动力总成安装点动刚度满足工程要求。
　　车内声学分析:基于设计车内饰车身有限元模型建立了驾驶舱声腔有限元模型，并进行了自由声学模态分析，以分析其声学特性;建立了设计车车身结构-声腔有限元耦合模型;基于模态频率响应分析方法，分别在设计车各动力总成安装点施加单位简谐激励，分析车内噪声参考点（驾驶员右耳处）的噪声响应特性。
　　结构优化:针对设计车车内噪声响应的峰值进行了面板贡献量(PPF)分析和模态参与因子(MPF)分析，以分析结果为依据，采用改进车身结构、在敏感位置贴粘弹性阻尼贴片和用有机夹层玻璃更换前挡风玻璃的措施来控制车内噪声，并对优化后的车身结构进行了车内噪声仿真验证。研究结果表明:通过控制措施，有效地降低了驾驶员右耳处的结构噪声响应，降噪措施合理有效。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 车内噪声产生机理及其控制方法

1．2．1 车内噪声简述

1．2．2 车内噪声的分析方法

1．2．3 车内结构噪声被动控制方法

1．3 汽车车内噪声控制国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文主要研究内容

2．动力总成悬置系统模型的建立与优化

2．1 动力总成悬置系统模型

2．2 动力总成悬置振动分析

2．3 动力总成悬置解耦分析

2．4 基于Matlab GUI的动力总成悬置系统分析程序

2．5 基于遗传算法的动力总成悬置优化

2．5．1 设计变量与约束条件

2．5．2 适应度函数

2．5．3 边界条件

2．6 设计车动力总成悬置系统优化分析

2．6．1 设计车发动机的相关参数

2．6．2 优化前固有频率和模态能量分布

2．6．3 实际优化设置

2．6．4 优化后固有频率和模态能量分布

2．7 本章小结

3．车身结构建模与模态分析

3．1 车身结构建模

3．1．1 几何清理与网格划分

3．1．2 联接的建立

3．1．3 定义材料属性

3．1．4 定义求解卡片

3．1．5 建立的有限元模型

3．2 白车身结构模态分析

3．2．1 有限元结构模态分析理论

3．2．2 对标车白车身结构模态分析

3．2．3 对标车白车身结构模态试验验证

3．2．4 设计车白车身结构模态分析

3．3 本章小结

4．动力总成安装点动刚度分析

4．1 动刚度分析基本理论

4．2 动力总成安装点动刚度对比分析

4．2．1 IPI曲线后处理方法

4．2．2 设计车与对标车动力总成安装点动刚度对比

4．3 本章小结

5．设计车车内声学分析与控制

5．1 声学基本理论

5．1．1 理想流体介质基本方程

5．1．2 无衰减声波的控制方程

5．1．3 衰减声波的有限元分析

5．1．4 声学模态有限元分析法

5．1．5 声-结构耦合有限元分析

5．2 设计车驾驶室声腔自由模态分析

5．2．1 声腔有限元模型建模

5．2．2 声腔自由模态分析

5．3 设计车车身声固耦合模态分析

5．3．1 车身声固耦合有限元模型建模

5．3．2 车身声固耦合模态分析

5．4 设计车车身噪声传递函数分析

5．4．1 NTF分析流程

5．4．2 车身噪声传递函数分析

5．5 声学板件贡献量分析

5．6 模态参与因子分析

5．7 声学板件贡献量和模态参与因子分析结果综合

5．8 设计车内结构噪声的控制

5．8．1 修改顶棚结构

5．8．2 添加粘弹性阻尼贴片

5．8．3 更换前挡风玻璃

5．8．4 结构改进结果仿真验证

5．7 本章小结

6．结论与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果