基于振型耦合系数的车内结构噪声分析及改进

摘要

如何降低车辆的振动和噪声一直是人们关注的要点，特别是车内的结构噪声会直接影响驾乘人员的乘坐舒适性。同时常规的吸声、隔声措施对结构噪声的降噪效果不佳，因此研究如何降低车内结构噪声有重要的意义。
　　论文以某轻型客车为研究对象，采用振型耦合系数幅值作为声压响应幅度评定参数，寻找出形成较大声压响应的客车结构。对该结构进行改进，并通过振型耦合系数幅值对改进方案加以验证。最后以发动机激励为例，对改进前和改进后的车内结构耦合噪声进行仿真分析，对比结果发现改进后的总声压级下降，从噪声方面进一步证明了改进方案的有效性。
　　第一:引用了一般耦合模型的内部声压表达式，作为式中重要参数之一的振型耦合系数，它表征了结构和声腔的耦合程度，可以将其绝对值作为声压响应幅度评定参数。接下来根据规则模型的振型耦合系数解析式，利用有限元方法推导出适用于不规则模型的振型耦合系数有限元公式，为客车振型耦合系数的计算奠定理论基础。
　　第二:阐述了结构模态分析的基础理论。建立了白车身结构有限元模型，并对其进行模态分析。将分析结果与模态实验的对比，发现两者固有频率的误差在10％以内，且它们的模态振型也相似，因此证明所建立的结构有限元模型是可信的。最后根据结构模态分析结果，导出结构有限元模型中各节点上的结构模态振型分量。
　　第三:阐述了声学模态分析的基础理论。以白车身的结构有限元模型为基础，生成与结构模型相吻合的声腔有限元模型。并对其进行模态分析，得到声腔的声学模态:固有频率和模态振型云图。最后根据声学模态分析结果，导出声腔有限元模型中各节点上的声腔模态振型分量。
　　第四:根据振型耦合系数的有限元公式，以及结构、声腔模态振型分量，分别求得客车地板和顶棚的振型耦合系数，并取其绝对值生成振型耦合系数幅值的三维柱状图。柱状图显示地板的幅值较小，顶棚的幅值较大，即顶棚为形成较大声压响应的结构，因此将顶棚作为需要改进的部件。对顶棚的结构进行改进，计算改进后顶棚的振型耦合系数幅值，发现改进后大部分幅值已经下降，说明顶棚改进的方案是有效的。
　　第五:介绍了车内结构耦合噪声的基础理论，在Virtual.Lab中建立结构—声腔耦合模型。以发动机激励为例，对改进前后的车内耦合噪声进行分析。对比改进前后各场点的声压级曲线，发现改进后的声压级在不同频率时有下降也有上升。为便于判断顶棚改进后的降噪效果，对改进前和改进后各场点处的总声压级进行对比，发现改进后各场点的总声压级均下降，这从噪声方面进一步验证了顶棚改进方案的有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

引言

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 车内结构噪声的研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究的主要内容及方案

第二章 振型耦合系数

引言

2．1 一般耦合模型的内部声压表达式

2．2 规则模型的振型耦合系数

2．2．1 解析式的推导

2．2．2 解析式求解振型耦合系数

2．3 振型耦合系数的有限元公式

2．3．1 有限元公式的推导

2．3．2 有限元公式计算

2．4 本章小结

第三章 客车的结构模态振型

引言

3．1 结构模态分析理论

3．2 白车身CAD模型的建立

3．3 结构有限元模型的建立

3．3．1 几何清理

3．3．2 网格划分

3．3．3 网格检查

3．3．4 零部件连接

3．3．5 定义材料和属性

3．4 白车身结构模态分析

3．4．1 有限元模态分析

3．4．2 有限元模型的验证

3．5 结构模态振型

3．6 本章小结

第四章 客车的声腔模态振型

引言

4．1 声学模态分析理论

4．2 声腔有限元模型的建立

4．2．1 模型简化

4．2．2 网格划分

4．2．3 定义材料和属性

4．3 声腔模态分析

4．3．1 声腔的固有频率

4．3．2 声腔的模态振型云图

4．4 声腔模态振型

4．5 本章小结

第五章 客车的振型耦合系数

引言

5．1 地板的振型耦合系数

5．1．1 地板振型耦合系数的计算

5．1．2 地板的振型耦合系数幅值

5．1．3 结果分析

5．2 顶棚的振型耦合系数

5．2．1 顶棚的振型耦合系数幅值

5．2．2 结果分析

5．3 顶棚的改进设计

5．3．1 改进方案的研究

5．3．2 改进效果的初步验证

5．3．3 顶棚改进后的振型耦合系数幅值

5．4 本章小结

第六章 客车车内结构耦合噪声分析

引言

6．1 声固耦合的基本理论

6．2 车内耦合噪声分析

6．2．1 结构—声腔耦合模型的建立

6．2．2 分析参数设置

6．3 改进前后车内噪声的对比

6．3．1 声压级曲线对比分析

6．3．2 总声压级对比分析

6．4 本章小结

第七章 全文总结与展望

7．1 论文的主要工作

7．2 论文结论

7．3 论文展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文