某矿车驾驶室内结构噪声分析与控制

Ｋｅ ｒ ｓ： ｃ ｕ ｔ ｓ； ｔ ｃｕ ｅ ａ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｉ ｇ ； ａ ｅ ｏ ｔ ｂ ｔ ｎ ； ｏ ｏ ａ ｈ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｄ ａ ｃ ｖ ｂ ａ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ａ ｏ ｓｉ ｃ ｓ ｕ ｔ ｒ — ｃ ｕ ｔ ｓｃ ｕ ｌ ｒ ｉ ｎ ｐ ｎ ｌ ｎｒ ｕ ｏ ｃ ｉ ｉ ｔｐ ｇ ｐ ｙｏ ｔ ｒ ｍｉ ａｉ ｎ； ｙ ｍｉ ｉ ｒ ｔ ｎ ｏ
１ 顶 棚 ，一 前 围板 ，一 前 地 板 ， 后 地 板 ， 一 ２ ３ ４ ５ 后 围板 ，一 右 侧 门 ，～ 左 侧 门，一 左 侧 围板 一 ６ ７ ８ ９ 右 侧 围 板 一
值 。 该 矿 车 配 备 ６缸 发 动 机 ， 用 的 工 作 转 速 为 常
８０ ｒ ｎ ０ ｍｉ ， ８ ｚ 应 的发 动机 ３ ０／ ￣２０ ０ｒ ｎ 而 ０Ｈ 对 ｍｉ ／ 阶 转速 为 １ ０ ｍｉ， ０ ／ ｎ 在主 要 的工作 转速 范 围 内 ， 易 ６ ｒ 容 引起“ ｏ ｍｉｇ 声 ， ｂ ｏ ｎ ” 因此 本 文主 要 针对 ８ 处 峰值 ０ Ｈｚ 控制 车 内噪 声 。
２ １年 ８ ０２ 月
噪
声
与
振
动
控
制
第４ 期
文章 编 号 ：０ ６１ ５ （０ ２０ ．０ ８０ １０ —３ ５２ １）４０ ８ —４
某矿 车驾驶室 内结构 噪声分析 与控制
张学丘 ，陈 剑
（ 合肥工业大学 噪声振动工程研究所，合肥 ２ ００ ３ ０９）
摘 要： 针对某矿 车驾驶室 ， 运用矩阵求逆法计算驾驶 室悬 置车 身侧 的力 ， 并基于耦合 间接边界元法求解驾驶室耦 合系统在该激励下的驾驶员右耳声压 ， 找出关注频 率。在 该频 率下 进行 面板 贡献 量分析， 出对场 点声压主要贡献 的 找
Ａｂ ｔａ ｔ： ｏ ａ ａ ａ ｔｒｏ ， ｈ ｏ ｐ ｅ ｄ ｒ ｃ ｏ ｎ ａ ｙ ｅ ｅ ｎ ｅ ｏ ｓｕ ｅ ｏ ｃ ｍｐ ｔ ｏ ｐ ｅ ｏ ｎ ｓｒ ｃ Ｆ ｒａ ｔ ｍｃ ｒｃ ｂ ｉ ｅ ｒ ｔ ｅ ｃ ｕ ｌ ｄ ｉ ｉｅ ｔｂ ｕ ｄ ｒ ｌｍｅ ｔ ｔ ｄ ｉ ｓ ｄ ｔ ｏ ｕ ｅｃ ｕ ｌｄ ｓ ｕ ｄ ｒ ｎ ｉ ｎ ｍ ｈ ｏ ｅ ｒ ｈ ａ ｆ ｔｅ ｄ ｉ ｅ ｎ ｐ ｒ ｅ ｙ ｔ ｅ ｆ ｒ ｅ ｏ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｇ ｃｏ ｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｂ ｎ ｔ ｇ ｔｅ ｒ ｏ ｒｖ ｒ ｉ ｓ ｉ ｔ ｄ ｂ ｏ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｌ ｓ ｄ ｔ ｈ ａ ，ｗｈ ｃ ｓｃ ｌｕ ａｅ ｓｎ ｔ ｘ ｈ ｉ ｈ ｉ ｈ ｈ ｎ ｉｈ ｉ ａ ｃ ｌ ｔｄ ｕ ｉ ｇ ｍａ ｒ ｉ ｖ ｒ ｅ ｔａ ｓ ｅ ｔ ｏ ， ｎ ｅ ｆ ｃ ｓ ｄ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｉ ｏ ｎ ． ｅ ｍａｎ ｙ ｐ ｓｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｕ ｉｎ ｐ ｎ ｌｉ ｆ ｕ ｄ ｂ ｎ ｌ ｚｎ ｎ ｅ ｓ ｎ ｆ ｒｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｔ ｏ ｕ ｅ ｒ ｑ ｅ ｃ ｓｆ ｕ ｄ Ｔｈ ｉ ｌ ｏ ｉｉ ｏ ｔｉ ｔ ａ ｅ ｓｏ ｎ ｙ ａ ａｙ ｉ ｇ ｒ ｈ ｖ ｂ ｏ ｐ ｎ ｌ ｏ ｔ ｂ ｔ ｎ ｏ ｅ ｆ ｃ ｓ ｄ ｆｅ ｕ ｎ ｙ Ｏｎ ｔ ｉ ａ ｉ． ｈ ｏ ｄ ｏ ｅ ｒ ｈ ａ ｆｔ ｅｄ ｉ ｅ ｔ Ｏ Ｈｚｉ ｅ ｕ ｅ ２ ８ ａ ｅ ｎ ｒ ｕｉ ｎ ｔ ｏ ｕ ｅ ｑ ｅ ｃ ． ｓｂ ｓｓ ｔ ｅｓ ｕ ｎ ｔ ｇ ｔ ｒｏ ｒｖ ｒａ ｒ ｄ ｃ ｄ １ ． ２ ｃ ｉ ｏ ｈ ｒ ｈ ｎ ｈ ｉ ｅ ｈ ８ ｓ ｄ ｙ ｔ ｐ ｇ ａ ｈ ｐ ｉ ｚｎ ｅｒ ｏ ｄ ｉ ｓａｌ ｇｄ ｎ ｍ ｉ ｉ ｒ ｔ ｎ ａ ｓ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅｍａｎ ｙ ｐ ｓｔ ｅｃ ｎ ｒ ｕ ｉ ｎｐ ｎ １ Ｂ ｂ ｏ ｒｐ ｙｏ ｔ ｏ ｍｉ ｉ ｇｔ ｏ ｆａ ｔ ｌ ｎ ｙ ａ ｃｖ ｂ ａｉ ｂ ｏ ｂ ｒｏ ｉ ｌ ｏ ｉ ｖ ｏ ｔ ｂ ｔｏ ａ ｅ ． ｈ ｎ ｎ ｉ ｏ ｈ ｉ ｉ
动 力吸 振器 的优 点 ， 降低单 频峰值 噪 声的方 法 。
的重 新布 置加 强筋 位置 ， 化其 刚度 ， 强 使得 峰值 声压
降低 ， 结构 的重 新 设计 降 低 成本 。根据 面 板 贡献 为 量 分 析 结 果 ， 对 车 内噪声 正 贡献 较 大 的左 右 门振 在
收 稿 日期 ： ０ １１．８ 修 改 日期 ：０ １１－０ ２ １－０２ ； ２ １－１３ 基 金项 目： 徽 省 重 大 科 技 资 助 专 项 （ ８ １２ ２ １ ； 安 ０００００１
３ 噪 声 控 制
３１ 顶棚 的形 貌优 化 ． 根 据模 态 和 面 板贡 献 量 分 析 结果 可 以看 出 ， 顶 棚 的刚度 较 差 ， 对 场 点声 压 贡献 较 大 。若零 件 的 且 固有 频 率最 大 ， 零 件 的 刚度 也近 似 最 大 。本 文 将 则 顶 棚 的 第 １阶 固 有 频 率 最 大 作 为 优 化 目标 ， 在 Ｏ ｔ ｔ ｃ 中对 顶棚 进行 形 貌优 化 。 图 ６ ｐｉｒ ｔ ｓｕ 为优 化 结果 云 图， 中黑色 区域 为 凸起 的地方 。根 据结 果云 图 ， 其 在 不 改 动 原有 零 件 的结 构 ， 且 不影 响与 之连 接 的 并
ＺＨＡ Ｎ Ｇ ｕ — ｉ ， ＣＨＥＮ Ｊａ Ｘ ｅｑ ｕ ｉｎ
（ ｎｔｕｅ ｆ ｏ ｎ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｕ ｄ＆Ｖ ｂａｉ ｅｅｒｈ Ｈｅｅ Ｕｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｈｅｅ ２ ０ ０ ，Ｃ ｉａ ｉ Ｓ ｉｒｔ ｎＲ ｓａｃ ， ｆｉ ｉｅｓｙｏ ｃ ｎ ｌ ， ｆｉ ３ ０ ９ ｈｎ ） ｏ ｔ Ｔ ｇ
所示 。
Ｐ＝ ∑ ］ ㈦
ｅ＝ １
（） ２
式中
１ 为面板所包含的单元的声传递向
量矩阵， ｝ ｛ 为单元法 向振速 向量 。
对面 板 贡献 量进 行 归一 化处 理可 得面板 声 学贡 献 度系 数 Ｄ ：
噪
声
与
振
动
控
制
第４ 期
板、 前地 板为 主要 负贡献面 板 。
该矿 车 驾 驶 室 主要 为 薄板 结构 ， 内是 一 个封 室 闭 的声 腔 ， 当驾 驶 室 受到 来 自路 面 以及发 动 机 的激
励 时 ， 驶 室 与 声 腔 就 形 成 了一 个 复 杂 的 声 学 系 驾 统 。驾 驶 室 结构 可 视 作 弹性 体 ， 声腔 的 声压 变 化激 励 壁 板 振 动 ， 壁 板 的振 动 又会 通 过 对邻 近 空 气 的 而
面 板 。 在 此 基础 上 ， 过 形 貌 优 化 提 高 顶 棚 的 第 １ 固有 频 率 和 在 主 要 正 贡 献 面 板 上 加 动 力 吸 振器 的方 法 有 效 地 降低 通 阶 驾驶 员 右 耳在 ８ ｚ 的 峰值 声 压 ， １ ． Ｂ。 ０Ｈ 处 达 ２８ ｄ ２
关键 词：声学； 声振耦合； 面板贡献量 ； 形貌优化； 力吸振器 动
中图 分 类 号 ： Ｂ５５． Ｔ ３ １ 文 献标 识 码 ： Ａ ＤＯ 编 码 ：０ ９ ９ ．ｓ． ０ —３ ５２ １． ．２ Ｉ １３ ６／ｉ ｎ１ ６ １５ ． ２０ ０ ０ ｊｓ ０ ０ ４
Ｓ ｒ ｃｕ ｅ ｂ ｒ ｅＮｏ ｓ ａｙ ｉ ａ ｄ ｉ ｄ ｃ ｉ ｎ ｏ ｔｕ ｔ ｒ － ｏ ｎ ｉｅＡｎ ｌ ｓｓ ｎ ｓＲｅ ｕ ｔ ｆ ｔ ｏ Ｔ ａ ｃｒ ｂ ｒｍ ａ Ｃａ
表 １ 白车 身 模 态 频 率 及 振 型 描 述
Ｔ ｂ １ Ｄｅ ｃ ｂ ｒwk.baidu.comｆ ｄ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｎ ｈ ｐ ａ ． ｓ ｒ ｅ ｍｏ ｅ ｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｄ ｓ ａ ｅ ｉ ｏ ｆ
种 基 于面 板 贡 献量 分 析 的 结果 ， 结合 形 貌优 化 和 本 文 对 顶 棚进 行 形 貌 优 化 ， 根据 结果 云 图巧妙
一
动腹 部加 吸振 器 ， 小 了 门的振动 ， 一步 降低 了峰 减 进
值声 压 。
１ 结 构 与 声 学模 型 的建 立
１１ 结构 有限 元模型 的建 立与模 态分析 ．
本文 所分 析 的矿车 驾驶 室主 要 由板 壳件经 过 点
焊 连接 而 成 ， 四节 点和 三 节 点 壳单 元 来 模 拟 驾驶 用 室 板件 ， ＡＣ 模 拟 点焊 ， Ｒ ２ 用 Ｍ２ 用 ＢＥ 模拟 螺 栓等 连 接 。在 ＭＳ ．ａｔ ｎ中用 Ｌ ｎ ｚ ｓ Ｃｎ ｓ ａ ｒ ａ ｃｏ 方法 计算 白车 身的 自由模 态 ， 模态 频率及 振 型描述 如表 １ 示 。 其 所
∽ｏ引舭ｍ州
动 引起 的 ， 同板件 对 驾 驶 室 内场 点 声压 的贡献 是 不
不 同的 。面板 贡献 量分 析 能够计 算振 动面 板对 场 点 声压 的贡 献量 ， 用归 一化 处理 ， 归一化 系数 为 正 采 若 数 则 说 明面板 对场 点 声压 的贡献 量与 总 声压 的相位 角 小 于 ９ 。 减 小板 件 的振 动 会 使 总 声压 降低 。 反 ０，
之 ， 归 一化 系数 为 负数 ， 加 板件 的振动 会使 总 声 若 增
压减 弱 。
面板 对场 点 的声 压贡献 Ｐ 可 由面板所 包 含 的 ／ ７
个有 限单 元对场 点 声压贡 献之 和求 得
零件 的基础 上 ， 原始 加 强筋 位 置根 据 结 果 云 图 巧 将 妙 的 重 新布 置 ， 优 化 前 后顶 棚 的几 何 模 型 如 图 ７ 则
０ ０ ０ ０ ０ ２ ８ １ ２ １０ ）
作 者简介 ： 张学丘 （９ ６ ） 江苏高邮人 ， 合肥工业大 学硕 １ ８． ， 女， 士在读研究 生； 研究方向： 内噪声 Ｃ Ｅ分析 车 Ａ
Ｅ ｍａ ： ｄｃ ｈｎ ＠ｙｈ ｏｃ － ｉｃ ｉｅｃ ａｇ ａ ｏ ． ｌａ ｎ ｎ
２ １年 ８ ０２ 月 ２２ 场 点耦 合声 压分 析 ．
ａ ｓ ｒｅ ｂｏｂｒ
车 内噪 声水平 作 为一种 评 价车辆 性 能 的重要 指 标之一， 对其 分 析 和 控制 已经 渗透 到 整 车 的开 发 流 程 中 。通 常在 驾 驶 室 附加 吸 声材 料 ［ 改变 零 件 的 １ １ ， 厚 度 等 方 法 降低 车 内噪 声 ； 中添 加 吸 声材 料 对 其 低 频 结 构 噪 声 的控 制 不 明显 ［ 而 改 变零 件 厚 度 具 ３ １ ， 有 一 定 的局 限性 。针 对 这 些方 法 的不足 ， 本文 提 出
压迫 改变 驾 驶 室 内 的声 压 ， 形成 结构 与 空气 相 互 作
用 的声 固耦合 系统 。
在 Ｖｒ ａ． ａ ， ２１ ｉｕ１Ｌｂ中 将 ．节求 出的 力加载 在驾 驶 ｔ
室 的悬 置 上 ， 耦 合 间接 边 界 元 法计 算 驾驶 员右 耳 用 耦 合 声 压 ， 结果 如 图 ９中优 化 前 的 曲线 所 示 。从 其 图 中可 以看 出 ， ２ ｚ ８ 处 有 较 大 的 声 压 峰 在 ０Ｈ ， ０Ｈｚ
图 ５ ８ 面板对场 点声压贡献度系数 ０ Ｈｚ
Ｆ ｇ ５ ａ ｅ ｏ ｔｉ ｕ ｉ ｎ ｃ ｅ ｃ ｅ ｔ ｔ ０ Ｈｚ ｉ ． Ｐ ｎ ｌ ｎ ｒ ｔ ｏ ｆ ｉ ｎ ｓ ｃ ｂ ｏ ｉ ａ８
２ － ３面板 量分 贡献 析
驾 驶室 内的噪 声是 由组 成驾驶 室 所有板 件 的振