基于声子晶体的汽车顶棚减振优化研究

摘要

随着人们对乘车时的舒适性要求的提高，车内振动与噪声的控制问题突显了出来，目前针对汽车内产生的噪音问题，常规的处理措施包括采用吸音材料及安装密封条等方法对噪音进行处理，该方法在一定程度上能够有效抑制车内的高频振动与噪音，但对于中低频噪音的处理效果并不是很理想，因此，汽车NVH(Noise、Vibration、Harshness)问题已成为抑制汽车向更高层次发展的重要因素之一。
　　本文基于声子晶体理论，将声子晶体周期性思想引入汽车顶棚结构设计中建立局域共振型声子晶体结构，利用其“小尺寸控制大波长”的优势达到减振降噪的效果，通过对声子晶体结构参数的优化研究，探索其对结构带隙的影响，获得了板状局域共振型声子晶体结构各参数的最佳组合形式，为抑制汽车顶棚产生的振动和噪声提供参考，主要进行了如下工作：
　　(1)利用有限元软件Comsol进行动力学仿真计算出了模型的弯曲振动特性曲线，附以云图佐证了文章所用有限元计算方法的正确性。
　　(2)分别对波纹夹芯层声子晶体及板状声子晶体两种结构进行了弯曲传输响应的计算并与模型相应频率点的振动形态图进行了对比，系统研究了几何参数和材料参数对结构带隙特性的影响，并结合结构的振动形态图对带隙调节机理进行了分析，提出了基于带隙特性的优化参数方案，最后，将优化后的结构通过“串联”的方式形成组合式声子晶体结构以达到拓宽带隙的效果。
　　(3)以板状声子晶体结构为例，将其应用于汽车的NVH处理上。阐述了在汽车顶棚原有结构的基础上引进板状声子晶体结构，得到周期薄板结构的带隙特性，通过对比引进声子晶体周期薄板结构处理前后薄板结构的传输特性曲线图，证明在汽车顶棚结构中引进声子晶体结构后能够达到降低噪音的效果。

目录

声明

1绪论

1.1引言

1.2汽车NVH研究背景与现状分析

1.3车内噪声控制方法

1.4声子晶体的研究背景与现状分析

1.5声子晶体国内外研究现状

1.6课题研究思路及主要研究内容

2声子晶体理论基础

2.1引言

2.2弹性动力学基本方程

2.3声子晶体结构的减振原理

2.4带隙特性的计算方法

2.5影响声子晶体结构带隙的主要因素

2.6声子晶体板有限元仿真及收敛性分析

2.7本章小结

3夹芯板声子晶体的减振性能分析及优化设计

3.1引言

3.2夹芯板声子晶体结构有限元仿真

3.3带隙的影响因素

3.4带隙优化

3.5本章小结

4板状声子晶体结构的减振性能分析及优化设计

4.1引言

4.2板状声子晶体结构模型仿真

4.3带隙的影响因素

4.4带隙优化

4.5本章小结

5声子晶体结构在汽车NVH中的应用

5.1引言

5.2基于阻尼结构的顶棚振动控制

5.3声子晶体结构在顶棚上的应用

5.4周期薄板结构NVH 应用效果对比

5.5本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录