声学包设计与优化 综合

子系统性能测试
传递损失测试
– 标准混响室/全消声室测试
–
– –
混响室/混响室测试
现场传递损失测试 传递损失仿真（VA One）
子系统吸声量测试
– – 标准混响室 ABS Cabin
13 copyright T&S Technology -2012
声学包开发流程
标杆研究
指标设定/分解
声学包指标设定及分解
– 描述材料及内部流体相互作用的粘性力，定义：
Thermal characteristic lengths：温度特征长度
– 描述材料及内部流体之间的温度交换，定义：
–
其中，v 为流体流速，V 为内部流体体积， S 为内部孔隙与材料间的接触面积
39 copyright T&S Technology -2012
α 混响箱
ISO 354 / ASTM C423 要求样本太大，由SAE 声学材料委员会主持研究标准的小样本 混响室测试 相当于ISO 354 / ASTM C423混响室体积的1/10 （甚至更小），每个混响箱须利用标 准混响室进行标定 利用脉冲响应法及施罗德原理
33 copyright T&S Technology -2012
几何物理参数
Open Porosity：开孔孔隙率，材料内部流体体积与材料总体积的比值
定义：
闭孔孔隙率为零
36 copyright T&S Technology -2012
几何物理参数测试
开孔孔隙率测试（No Std）
– 利用理想气体恒温压缩（玻意耳定律）
37 copyright T&S Technology -2012
吸声系数测试方法和标准
混响室法： ISO 354/GB T20247/ASTM C423《声学 混响
室吸声测量》，测量结果为无规入
射吸声系数 驻波管法：ISO 10532/ASTM E1050/ASTM C384，测量结果为法 相入射吸声系数
32 copyright T&S Technology -2012
声学包开发的意义
Airborne Noise
Structure-borne Noise
声学包解决方案
动力传动系噪声源
Wind noise
传动系统通过车身/底盘的传播
路面/底盘噪声源
路面/底盘通过车身的传播
6 copyright T&S Technology -2012
声学包开发的意义
Space
Noise Performance
26 copyright T&S Technology -2012
Part 3
声学包材料特性及测试方法
27 copyright T&S Technology -2012
声学材料分类
本节内容
吸声材料物理特性
隔声材料物理特性
阻尼材料物理特性
T&S 解决方案
29 copyright T&S Technology -2012
25 copyright T&S Technology -2012
总结
整车NVH开发流程中的声学包开发工作包括：
– 对标测试：吸声、隔声、阻尼，质量、密度，空间分布、贡献量，声源级等等，关键制定合理
的测试方案
– – – 指标分解： CAE分析：SEA模型、材料物性参数测试、声源特性参数、NPA、制定优化方案 实车调教：实车NVH测试、检漏测试、部件子系统优化等
声学包开发流程
标杆研究 声学包对标测试
• 材料性能对标
– 吸声材料性能
指标设定/分解 声学包指标设定及分解
• 地板/车门等TL
– 地毯传递损失
NVHCAE/DVP验证
样车调校 声学包调校及优化
• • 密封性能检测 NPA分析 声学包优化
– – 声学性能 成本/重量/尺寸
声学包设计及验证
• 整车声学包模型
声学包开发流程
标杆研究
指标设定/分解
NVHCAE/DVP验证
样车调校
声学包调校及优化
• • • 密封性能检测 NPA分析 声学包优化
–
– –
声学性能
成本/重量/尺寸 材料类型/厚度
24 copyright T&S Technology -2012
整车声学包调校
密封性检测
– 盐雾法
–
超声波法
声学包优化 – NPA 分析 – 优化目标：声学性能 – 优化约束：成本/重量/尺寸 – 优化变量：材料类型/厚度
部件子系统优化
发动机舱、顶衬、后备箱等吸声性能设计
Headliner Trim Absorption
Absorption, Sabine/m^2
NHeadliner_WithFelt_v3 NHeadliner_WithFelt_v2 NHeadliner_WithFelt_Baseline
Frequency (Hz) 23 copyright T&S Technology -2012
– Rigid Frame：结构远远强于内部气体，如聚合物纤维、穿孔板等
–
–
Limp：材料密度与内部气体密度相当，结构非自支撑，多是纤维类
Elastic frame：结构与内部流体相互作用，如岩棉
聚合物纤维：Rigid Frame
43 copyright T&S Technology -2012
软玻璃纤维：Limp
岩棉： Elastic frame
力学性能参数
Poros-Elastic：需要知道力学参数
– 杨氏模量（体积模量）
–
–
泊松比
内损耗因子
44 copyright T&S Technology -2012
力学性能测试
准静态测试方法(No Std)
– 机械阻抗和侧向变形
45 copyright T&S Technology -2012
几何物理参数测试
Inverse method：遗传算法，最小价值函数解
40 copyright T&S Technology -2012
几何参数测试
analytical inversion method
41 copyright T&S Technology -2012
多孔吸声材料分类
材料拓扑分类
吸声材料物理特性
30 copyright T&S Technology -2012
多孔吸声材料
吸声材料：具有大量的内外联通的微小孔隙和孔洞 吸声机理
–
–
黏滞性和内摩擦效应
热传导效应
吸声性能评价指标
– – 法向入射吸声系数 混响室内测试吸声系数
31 copyright T&S Technology -2012
34 copyright T&S Technology -2012
几何物理参数
Flow resistivity：流阻，气流流过结构的阻力，定义为
其中 Δ p 为气流流过材料的压力损失
Vairflow 为气体流量，d为材料厚度
测试标准：EN 29053 std (ISO European std)
35 copyright T&S Technology -2012
预测方法
声学材料性能本构方程
– Johnson-Champoux-Allard 开发5参数方程 • airflow resistivity σ, open porosity φ , tortuosity α ∞ • viscous characteristic length Λ, thermal characteristic length Λ′
车辆声学包开发技术
材料、设计及优化
杨勇 大友科技北京总部
报告内容
Part1 声学包开发的意义 Part2 声学包开发的内容 Part3 声学材料性能测试方法 Part4 声学包开发 CAE 方法 Part5 应用开发实例
3 copyright T&S Technology -2012
Part 1
几何物理参数
Tortuosity：弯曲率，无量纲量，描述流体流过材料路径的弯曲程度
定义：
其中，v 为流体流速，V 为均一体积 测试方法（No Std）：电学方法
38 copyright T&S Technology -2012
几何物理参数
Viscous characteristic lengths：粘滞特征长度
声学包开发的意义
4 copyright T&S Technology -2012
声学包开发的意义
Airborne Noise
Structure-borne Noise
动力传动系噪声源
传动系统通过车身/底盘的传播
Wind noise
路面/底盘噪声源
路面/底盘通过车身的传播
5 copyright T&S Technology -2012
2016/7/1
声学包开发流程
标杆研究
指标设定/分解
NVHCAE/DVP验证
声学包设计及验证
• 整车声学包模型
– – FEM/CAD BOM/材料参数
样车调校
•
声学包模型验证
– – – 现场TL测试 Ideal load测试 Real Load测试
•
声学包设计开发
– 满足目标性能 的声学包开发
16 copyright T&S Technology -2012
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Weight
Cost
A balanced Solution
7 copyright T&S Technology -2012
Part2
声学包开发的内容
8 copyright T&S Technology -2012
整车NVH开发流
标杆研究
指标设定/分解
NVHCAE/DVP验证
样车调校
9 copyright T&S Technology -2012
整车状态下的NPA分析，明确关键传递路径
20 copyright T&S Technology -2012
声学包设计与验证
21 copyright T&S Technology -2012
部件子系统优化
地板、火墙等板件传递损失优化 密封、填充等传递损失优化
22 copyright T&S Technology -2012
力学性能测试
准静态方法
– 有限元静力学仿真：任意确定一个弹性模量和损耗因子，选择不同的泊松比计算，可以获得 T
随泊松比变化的函数
– 利用试验测试获得的 T 和仿真的结果可以得到材料的泊松比
46 copyright T&S Technology -2012
力学性能测试
准静态方法
– FEM/CAD
–
隔声材料性能
–
–
中控台传递损失
…
–
BOM/材料参数 •
•
子系统性能对标
– – 面板子系统 座椅等子系统
•
声学包模型验证
– – 现场TL测试 Ideal load测试
•
发动机舱/乘客舱吸声 系数
– – – 舱盖吸声性能 顶衬吸声性能 门吸声性能
–
材料类型/厚度
•
整车性能对标
– – 语音清晰度 面板贡献量
–
Real Load测试
•
声学包设计开发
– 满足目标性能 的声学包开发
–
10 copyright T&S Technology -2012
…
声学包开发流程
标杆研究 声学包对标测试
• 材料性能对标
– – 吸声材料性能 隔声材料性能
指标设定/分解
NVHCAE/DVP验证
样车调校
•
子系统性能对标
– – 面板子系统 座椅等子系统
激励谱库
– 不同工况下各面板声激励
18 copyright T&S Technology -2012
整车声学包模型验证
理想载荷及工作载荷作用下的整车测试
– 载荷谱及车内声场响应测试
子系统（如火墙、地板等）特性的测试
– 传递损失测试
19 copyright T&S Technology -2012
整车NPA诊断
整车声学包设计
17 copyright T&S Technology -2012
声学包模型开发
SEA 模版模型
– CAD/FE 输入
材料数据库
–
– – – –
各向同性材料：密度，弹性模量，泊松比，阻尼损耗因子
各向异性材料：密度，弹性模量，泊松比，阻尼损耗因子 多孔吸声材料：吸声系数/表面阻抗，孔隙率，流阻、弯曲率，温度特征长度，粘滞特征长度 阻尼材料：密度，阻尼损耗因子，弹性模量，泊松比 质量材料：面密度 or IL or TL
•
整车性能对标
– – 语音清晰度 面板贡献量
11 copyright T&S Technology -2012
材料性能测试
吸声系数测试
– 法向入射吸声系数
–
无规入射吸声系数
传递损失测试
– – 驻波管法 试验室法
阻尼材料测试
– – Oberst 方法 SAE 方法
12 copyright T&S Technology -2012
• 地板/车门等TL
– – – 地毯传递损失 中控台传递损失 …
NVHCAE/DVP验证
样车调校
•
发动机舱/乘客舱吸声 系数
– 舱盖吸声性能
–
– –
14 copyright T&S Technology -2012
顶衬吸声性能
门吸声性能 …
声学包指标设定与分解
15 copyright T&S Technology -2012