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原文传递车体结构-腔体耦合系统振声特性研究

论文题名：	车体结构-腔体耦合系统振声特性研究
关键词：	耦合系统;汽车腔体;车体结构;振动噪声特性
摘要：	车体结构-声腔耦合系统振动噪声特性，是车辆NVH重要的研究内容。随着人们对汽车乘坐舒适性要求的不断提高，汽车噪声振动问题越来越成为很多设计厂家和顾客关注的问题。汽车整体向着绿色，高端，智能化电气化发展，汽车内部等精密仪器和相关电路，制造成本极大，高频段的噪声问题可以使用声学材料改变车内声场环境，而低频振动产生的噪声时刻对核心部件产生干扰，还未找到有效的解决方案。　　通过构建车体声振耦合模型，建模并求解，求解结构-声腔耦合模型的模态振型和模态频率时，受到结构和声腔两个方面的影响。发生在车底壁板容易变形的情况在耦合状态下依然存在，在实际情况中，车体结构是以焊接的方式与整车架构连接，焊点，螺栓孔的增加，使大面积壁板容易振动的问题得到改善。为了改善声压级尖峰比较明显、模态频率密集的情况，需要在车内声场铺设吸声材料，通过流阻率、阻抗特性等参数来模拟不同材料的吸声特性，现阶段工业应用程度较高的是三聚氰胺泡沫棉，针对泡沫棉有不同角度入射波，频率在10kHz以后逐渐达到最高，效果最好。目前通过分析可以看出，中高频段的声场优化虽然得到改善，对声场的优化虽然有效果，但是还应从轻量化，经济性角度加以考虑，来自中低频的振动噪声还需要从结构入手，加以改善，在接下来的研究中便提出了“声子晶体”这一概念用于解决中低频振动噪声问题。　　其次，构建单层板隔声有限元模型和双层板隔声模型，通过能量法，求解出声传递损失曲线，并使用有限元软件求解隔声曲线进行对比，以证明有限元仿真过程的正确性，选取汽车发动机舱与驾驶座舱之间的防火墙为主要研究对象，从厚度方面考虑隔声特性的影响，又分析了汽车风挡玻璃，以玻璃，PVB为主要材料经过不同的组合下的材料特性，不同角度入射波形成的略入射空间等情况下的隔声性能进行求解，并对隔声曲线上的刚度控制区，质量受控区，阻尼受控区的传输特性进行分析。　　为了使材料的隔声朝着低频区移动，并且隔声区间尽可能的宽，引入声学超材料这一针对中低频隔声的周期性排布的材料，并非自然界天然存在而是一种有人为设计制造，包含两种或两种以上弹性模量和密度的人造材料，因其周期性排布的特点，根据弹性波在其中传播过程中存在带隙，带隙范围内波几乎无法透过这一区域进行传播，这一特性被广泛应用到隔声降噪问题中，本文使用COMSOL Multiphysics基于有限元理论来进行特征值求解，内置Floquet周期性边界条件，选取文献中的模型进行对比，验证准确性，同时对散射体，基体等部分进行变形处理，以探究影响带隙特性的方法。　　本文通过建立车体结构-声学有限元模型，以车体相关结构零部件的模型为研究对象，经过适当简化和处理，满足安全性，质量等设计要求的情况下，兼顾轻量化，经济性等因素，进行后续研究为实验进行和声学材料的发展提供一些参考思路。
作者：	王雨轩
专业：	动力工程
导师：	石双霞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东北电力大学
学位年度：	2022