车门密封条隔声性能测量方法的研究

摘要

当汽车以高于120公里/小时的速度行驶时，空气动力性噪声将对车内声环境起到决定性作用。汽车高速行驶时车内声环境主要受从车门缝隙处窜入的空气声影响，车门密封条隔声性能的提高能够有效降低车内的噪声。噪声由车外传入车内，存在三种途径：声波通过密封条的传递；由于结构振动二次辐射而导致的声传递；车门密封缺陷所导致的声泄漏。本文主要研究第一种声传递途径。本文分别介绍了密封条隔声测试的混响室法以及半消声室法。通过比较混响室法测量中，密封条接收端一侧的声压级、声强级数据，得出当反射声影响可以忽略时声压级测试能够满足混响室法的测量要求。另外本文利用半消声室对实车密封条隔声性能进行测试。首先对半消声室的室内声场进行鉴定，扬声器组的使用可以在车门区域提供平面入射声波。但是由于实验车外形的影响，车门区域7个测点的声压级差别较大。对实车密封条隔声性能测试方法包括对车内测点的比较、不同汽车的比较以及不同密封条件的比较。通过比较车内噪声数据，能够证明大部分的声能是从车门封条区域窜入车内。对同一款汽车不同密封性能的隔声测试，以及三款不同汽车隔声测试结果证明了半消声室法的可行性。在大众实验室内对实车密封条的插入损失进行了测试与比较，结果与混响室测试结果存在一些差异。文章最后比较了两种测试方法的区别，并且利用模拟密封条安装的接触分析，总结出较为常见的混响室法与实车测试方法的差异：接收端反射声影响、入射声波角度的不同、入射声能的大小、安装方式的区别等。另外，本文研究了车门密封条的隔声机理。橡胶材料的非线性增加了理论计算的复杂性。但是考虑到入射声波的大小，在理论分析中将声波在密封条材料中的传播视作线性的行为。将复杂结构的密封条简化成多层结构，结构的间距由封条的空腔决定。利用声波在不同介质传播时边界处声压与法向振动速度的连续性条件，计算密封条的隔声量。研究表明，在高频区域与实验数值出现偏差。在此基础上分别增加其他的因素进行研究，例如密封条侧边的声传播、声波在材料内部的传播、入射声波角度等。然而与实验结果的比较中发现，在高频范围的预测结果与实验值仍然具有不同的趋势。因此，在共振频率以上范围，声波的传播不能简单的用纵波传播理论进行预测。考虑到实际密封条的尺寸因素，利用sysnoise边界元法的计算方法由于考虑到薄膜的弯曲振动，能够较好的吻合高频测试数据。因此本文提出了将密封条隔声性能频谱曲线分段处理。共振频率以下频率范围，声波直接透射进入车内，空腔的作用不明显，主要是质量定律发挥作用。而在共振频率以上范围，特别是临近吻合频率的区域，因受到密封条弯曲振动的影响，隔声量的提高并不是随着频率的增加而迅速提高。本文利用sysnoise分析与高频的测试结果吻合良好，证明在高频部分需要把密封条壁面的弯曲振动因素加以考虑。分段处理方法结合了低频段的质量定律以及高频段的sysnoise边界元分析能够有效的预测与研究密封条的隔声性能。关键词：空气动力性噪声，汽车密封条，泡沫橡胶，传递损失，隔声

目录

文摘

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声明

第1章引言

1.1 课题背景

1.2 研究的目的和意义

1.3 密封条行业的发展

1.4 车门密封条系统的构成

1.5 密封条隔声测试研究

1.6 降低车内噪声的方法

1.6.1 低噪声轮胎

1.6.2 良好的风动外形设计

1.6.3 优化的密封系统

1.6.4 车内吸声处理

1.7 密封条隔声的理论研究

1.8 本文主要的研究内容

1.8.1 混响室法密封条隔声测试研究

1.8.2 半消声室法密封条隔声测试研究

1.8.3 密封条接触分析

1.8.4 简化模型的讨论与优化

第2章橡胶材料性能研究

2.1 多孔材料的等效媒质法

2.2 ANSYS的超弹性材料模型

2.2.1 各种超弹性模型的本构方程

2.2.2 模型的特点

2.2.3 适合密封条材料的本构方程

2.3 橡胶材料的阻尼测试方法

2.3.1 共振法

2.3.2 行波法

2.4 孔隙率测试

2.5 单轴拉伸实验

2.6 本章小结

第3章测试方法的研究

3.1 混响室法

3.1.1 实验装置

3.1.2 声压法

3.1.3 声强法

3.1.4 混响室法测试结果比较

3.2 实车测试法

3.2.1 实验室设计

3.2.2 实验室鉴定

3.2.3 实车测试

3.2.4 不同工况比较

3.2.5 实车密封条插入损失测试

3.2.6 小结

3.3 两种方法的比较

3.3.1 测试声环境的比较

3.3.2 密封系统的比较

3.3.3 安装方式比较

3.3.4 测试结果比较

3.4 总结

第4章密封条接触分析

4.1 介绍

4.2 注意要点

4.3 接触应力分析

第5章计算模型的讨论与分析

5.1 介绍

5.2 双层薄壁结构

5.3 考虑到密封条侧边的声传递

5.4 声波在封条材料内部传播

5.5 考虑到入射角因素

5.6 SYSNOISE计算与分析

5.6.1 计算步骤

5.6.2 高频结果分析

5.7 分段处理方法

5.7.1 分段处理方法的提出

5.7.2 参量分析

5.8 结论

第6章总结与展望

6.1 总结

6.1.1 实验方法研究

6.1.2 理论模型研究

6.2 主要创新点

6.3 进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果