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原文传递基于模态分析法的轿车车身结构低频噪声研究

论文题名：	基于模态分析法的轿车车身结构低频噪声研究
关键词：	轿车车身;声固耦合;动态响应;结构灵敏度;模态分析;低频噪声
摘要：	随着现代汽车技术的不断发展以及人们对乘坐舒适性要求的不断提高，汽车车内噪声的水平已经成为衡量车型设计成功与否的重要指标之一。车内噪声主要由车身、发动机、传动系等结构振动以及轮胎、风噪声等引起，其中结构振动引起的噪声属于中低频噪声，这种噪声虽然声音响度不大，但长时间处于这种环境中，很容易引起烦躁等人体不适，对驾驶安全影响很大，而车身是汽车的主要部件，在设计阶段就应该严格控制其NVH性能。近年来汽车轻量化技术发展很快，轻质的车身结构可以提高动力性和燃油经济性，但往往会增加车身振动，提高车内噪声等级，特别是低频的结构噪声。因此如何在考虑轻量化的前提下降低车内中低频噪声具有十分重要的意义。本文研究范围为车内中低频固体传播噪声，以车内噪声分析和优化设计为研究内容。以某国产SUV轿车为实例，分别建立了车身结构、乘客室声腔及声固耦合系统的有限元模型，进行了弯曲刚度和扭转刚度的计算并与实验进行对比验证了模型的正确性。基于模态分析法，分别分析了车身结构、乘客室声腔的模态特性，并进行了声固耦合系统模态及系统振动特性的分析。通过动态响应分析给出车内噪声等级以及噪声的频率分布特性，得到两个峰值噪声。为降低车内噪声，建立优化函数，以车内噪声最小化为优化目标，车身质量为约束条件，通过结构灵敏度分析定量确定了车身零件对峰值噪声的贡献度系数，以关键车身零件作为优化设计变量，进行优化计算。优化结果显示两个峰值噪声有了明显的下降。本研究为今后的轿车噪声控制与研究提供了可借鉴的方法。主要研究内容有： (1) 建立结构、声腔及声固耦合有限元模型并进行模态分析建立结构、声腔及声固耦合系统的有限元模型，进行弯曲刚度、扭转刚度计算，与实车试验对比验证模型的正确性，并进行模态计算分析，了解系统的模态振动特性，为噪声分析控制提供基础。 (2) 系统动态响应分析分别对轿车的四个悬挂处进行一定频段内的白噪声激励，根据国家标准选择参考点，利用振型叠加法进行车内噪声的分析评估，对数据结果进行分析处理后，得到车内噪声等级及噪声的频率分布特性，以指导下一步优化改进的有效进行。 (3) 优化改进针对峰值噪声，考虑对车身结构零件进行优化，确定优化问题的三要素，即优化目标函数、优化设计变量和优化约束条件。为有效降低噪声，以车内噪声最小化为优化目标函数；考虑到轿车的轻量化设计，在不增加车身质量的基础上进行优化，将车身质量作为优化约束条件；优化设计变量的选取对优化计算的有效性和可实施性非常重要，通过车身结构灵敏度分析定量得出各板件对车内噪声灵敏度的大小，确定了关键零件，将其作为优化设计变量。将优化问题编为执行语句，利用Nastran解算器的优化功能进行优化改进，结果显示两个峰值噪声有了明显下降，达到了降低车内噪声，提高驾乘舒适性的目的。
作者：	杨搏
专业：	车辆工程
导师：	朱平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文