基于有限元法的车内声学传递函数分析

基于有限元法的车内声学传递函数分析
杨晋田冠男李明江徐有忠
(奇瑞汽车有限公司乘用车研究院CAE部)
摘要:本文介绍了一种应用有限元方法在LMS.VirtualLab软件平台上进行乘用车驾驶员右耳旁声压传递函数的分析方法。

该分析方法是预测乘用车车内噪声水平的重要手段，同时提供了降低车内车身结构噪音的解决方向，在工程应用上具有重要的指导意义。

关键词:NVH 有限元方法声振耦合声学灵敏度
Abstract: Applying the theory of finite element analysis, the paper focused on the vibration of steering system.
A CAE method to prevision the steering system NVH performance has been accessed, the evaluation was given at the same time. As a result, the optimization of the structure design of the whole system was discussed with an example. The study has some importance in improving the NVH level of a kind of passenger car.
Key words:NVH, FEM, Sound Pressure, Acoustic Sensitivity
1.概述
汽车NVH水平是客户在选择产品时关心的重点问题，汽车的舒适性能如振动和噪声是区分汽车品牌好坏的重要因素之一。

如何提高噪声振动性能是各大汽车厂商在开发车型时考虑的重要问题。

汽车噪声按照频率高低，可分为低频（20-250Hz）、中频（250-500Hz）、高频（500Hz以上）。

有限元方法能够描述结构系统的振动。

有限元解决噪音的频率上限一般为150Hz左右，个别情况下可达250Hz。

轿车乘坐室作为典型的弹性薄壁腔体结构，其内壁由立柱横梁等框架结构与地板顶棚等薄板结构组成。

在动力总成及底盘部件的激励下，立柱横梁等框架结构产生的整体结构振动，车身薄板结构的局部振动，以及车内空腔空气的振动相互影响产生耦合作用，产生令人讨厌的低频Booming噪音。

声振耦合特性的分析在学术研究领域并不鲜见于国内外文献[1，2，3，4]，但于国内汽车整车厂家的工程应用却处于起步状态。

结合理论与工程实际，将此方法以规范的流程付诸汽车开发中的工程应用，将是本文介绍的关键。

车内驾驶员右耳旁声压传递函数是指单位激励力作用在车身与动力总成及底盘的连接点时，人耳处测到的噪声级。

本文研究如何利用有限元方法，在LMS.VirtualLab平台上进行了结构-声学耦合分析，有效预测驾驶员耳旁声压传递函数的方法。

2.结构-声学特性耦合分析理论
汽车内部噪声源于汽车各个零部件的振动，振动传至构成车内空腔的车身壁板，薄板结构中的机械振动和内部空腔空气的声振动互相耦合，因此要求解车内噪声，需同时求解结构动力学方程和流体动力方程及流体连续性方程。

壁板振动速度
声腔模态分析结果
图1 声学频率响应分析边界条件
图2所示为在发动机左悬置安装点受单位动载激励时，驾驶员右耳处的声学响应。

图上标出了声压级发生峰值时的频率点发生振动的主要壁板。

从图上可以发现，在发生声腔模态的频率处右耳旁的声学响应都产生了很高的峰值。

由于车身壁板对声压的贡献有正负，在b还可以进一步分析板金贡献量，这样就给如何改善结构从而提高车内空腔噪声性能提供了方向。

5.总结
本文介绍了预测车内噪声的声振耦合研究的理论和汽车开发中的Point Mobility分析的理论，提出了噪声预测在工程实际中应用的方法，并简介了在b软件平台上是如何实现的。

以奇瑞汽车在轿车开发中应用声振耦合的噪声预测方法指导结构设计的实例，对噪声预测对结构设计的指导意义进行了论证。

6 参考文献
[1].Design of Steering Column Mouting Bracket for Vibration. Chang-Seong Ko,Dong-Ho Yoo,
Kyung-Whan Park. SAE 2003-0102747.
[2].Predictive E。