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原文传递轿车车身低频结构声耦合机理及降噪设计研究

论文题名：	轿车车身低频结构声耦合机理及降噪设计研究
关键词：	轿车车身;车内低频噪声;声腔耦合系统;声压响应幅度;降噪设计;有限元法
摘要：	现代分析手段与控制技术的发展,结构高性能材料的出现,轿车各项性能的不断提高,使得车内噪声问题凸显为一项重要内容。如何控制车身结构声腔耦合系统的动态特性,以降低车内低频噪声,是当前车内噪声预测与控制研究的一个重点和难点;而深入理解结构和声腔的振型和频率耦合机理、探讨车身低频结构声的声压响应幅度判定参数,是准确预测控制车内低频结构声的基础。针对当前车身低频结构声的振型和频率耦合机理不清晰、车身低频结构声的声压响应幅度判定参数不健全等关键问题展开研究,深入分析结构声腔的振型和频率耦合机理,探讨车身低频结构声的声压响应幅度判定参数,提出一种车身低频结构声改进设计新方法,为设计阶段的车身提供重要指导。　　本文首先建立车身低频结构声虚拟样机模型,通过实验验证所建立模型的精度,结果表明模型精度可以满足分析使用要求。车身低频结构声虚拟样机模型主要有白车身、含风挡白车身、车门、含门窗车身、车身、声腔以及车身结构和乘员室声腔的耦合模型,主要利用模态、车身静刚度和车内声压级响应的实验和分析结果的对比分析,验证模型的精度较高,可满足分析使用要求。　　深入分析了结构和声腔的振型耦合机理。推导了适用于不规则耦合系统的、综合利用有限元方法计算振型耦合系数的求解公式,并与解析式计算结果进行对比,验证了所推导公式的正确性。深入分析了结构声腔分别为规则形状、不规则形状以及某实际车型三种情况下的振型耦合系数特征,发现结构和声腔振型在耦合面上的相似程度和复杂程度决定了结构声腔的振型耦合强弱,随着相似程度降低和振型复杂程度增加,振型耦合程度呈现减弱趋势,反之,则呈现增强趋势。随着结构和声腔形状复杂化程度逐步提高,耦合系数向普遍较小方向发展,使得结构和声腔的耦合整体向弱耦合变化。　　深入分析了结构和声腔的频率耦合机理。当产生振型耦合的两阶结构和声腔,使得它们的频率差在一定范围内变化时,形成的耦合频率具有特定的分布特性和主导特性。分布特性:未耦合的结构和声腔子系统,在产生振型耦合后将形成两阶耦合模态,高阶的耦合频率大于较高的子系统未耦合固有频率,低阶的小于较低的子系统未耦合固有频率;随着两个子系统未耦合固有频率差值的增加,高阶的耦合频率与较高的未耦合固有频率之间、低阶的与较低的未耦合固有频率之间的差距逐渐缩小。　　主导特性:当未耦合的结构和声腔固有频率相等时,所产生的低阶耦合频率受两个子系统共同主导,高阶耦合频率由声腔主导的作用略强;当未耦合的结构固有频率低于声腔固有频率时,随着频率差的增加,低阶耦合频率由结构主导的作用越来越强,高阶耦合频率由声腔主导的作用越来越强;当未耦合的结构固有频率高于声腔固有频率时,随着频率差的增加,低阶耦合频率低由声腔主导的作用越来越强,高阶耦合频率高由结构主导的作用越来越强。　　基于空腔内声压响应计算公式,得出了一种可以快速预测车内噪声水平的参数,即轿车车身低频结构声的声压响应幅度判定参数;该参数可以明确分析频率下形成声压响应的主要结构和声腔模态,并为降低较大的声压响应提供结构和声腔模态在耦合面上振型分量的调整方向,从而快速定位车身结构改进位置和改进方向。为车内噪声优化提供了一种全新的技术路线。　　提出了一种车身低频结构声改进设计新方法,即利用声压响应幅度判定参数预测控制车内噪声,并分析优化了某型轿车的车内声压级响应,其中驾驶员测点的声压级响应最大处降低10dB;证明了基于声压响应幅度判定参数,可以快速定位形成较大声压响应的结构或者声腔模态,通过降低振型耦合系数减弱结构声腔的耦合强度,可有效提高原设计车身的车内噪声特性。
作者：	高书娜
专业：	车辆工程
导师：	邓兆祥
授予学位：	博士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文