基于车身板件声学贡献分析的声振优化
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ｌ ｆ 周 是 ９ － ， 河 譬 碍 研 生 ｗ ｇｂ ＠ｍｌ ｒ， 从 振 噪 控 、劳 久 汽 试 学 究 ｆ ： 三 铉 １５ ） ，窟 佳 ：士 究 （ ｎｒ ｇ ｇ ｉｏ） 要 事 动 声 制疲 耐 等 车 验 研 ． ｚ ： 二 ８ 星 ￣ （５ ２ ａｅｉ ａｃ 主 ｎ ．ｎ ）男 ， 海人 ， 授 ， 士生 导 师 （ｈｕ ｏｇ ｔ ｇ ．ｄ ．ｎ ， 要从 事 疲 劳 耐久 振 噪 控 茂 交 ， 上 教 博 ｚｏｈｎ ＠ ｏ ｊ ｅ ｕｃ ） 主 ｎｉ 动 声 锎 举 摹 究 薪
Ｈ 范 围内的实 车 怠速 工 况结 构 力载 荷 ， 到边界 振 ｚ 得 动 响应 ． 然后 ， 据实 车怠 速工 况 下车 内声压 级 峰值 根 特性 ， 用直接 边界 元法 进行 板 件声 学 贡献 分 析 ， 使 以
ｍｉ ） ｎ 的声压 特 性 如 图 １所 示 ， 为 频 率 ， ． 厂
１ ）划分 子结 构 ． 择 适 当的 边 界 ， 整 个 系 统 选 将
或结 构分 割成 若 干子结 构 ． ２ ）子结 构模 态 分 析 ． 立 子 结 构 模 型 ， 解 各 建 求 个部 件 的动态 特性 ． 此 确 定 哪些 坐标 或 模 态 要 被 在 缩减 ． 坐标 或模 态 的缩减 由第 １ 坐标变 换 实现 ． 次
性 ． 过板 件 声 学 贡 献 分 析 ， 定 对 乘 坐 室 内 噪 通 确
汽车 噪声 的传 递 有 固体波 动 和气 体波 动 ２种传
收 稿 日期 ： ０ １— ３—１ ２１ ０ ４ 基 金项 目：国家高技术研究发展计划项 目（ ０７ ＡＩＡ１７ ２０ Ａ Ｉ ０ ）
声 影 响最大 的结 构板 件 ， 是进 行 乘 坐 室 低 噪声 设 这
．
Ｉ Ｕ ＲＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ ＪＩ ＮＧ ＳＵ Ｕ ＮＩ Ｏ Ａ ＶＥ ＲＳＩ ＴＹ ｆ ｔ ｒ ｉ ｃｅ ｃ ｄ ｔ ｎ Ｎａ ｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅＥ ｉ ｏ ） ｉ
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贡 献分 析 方法 可 以为控 制 车 内低 频 噪 声提 供 合理 的 建议 ．
关键 词 ： 件 声 学贡献 ；子结 构模 态综合 ；声传 递 向量 ；声 学贡 献 ；噪 声控 制 ； 动控 制 板 振 中图分 类号 ：Ｕ ６ ．２ ４ ３８ 文献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：１７ ７７ （０２ Ｏ — ０５— ５ ６ １— ７ ５ ２ １ ） １ ０ ２ ０
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（ ｃ ｏｌ ｆ ｕｏ ｔｅＳｕ ｉｓ ｏｇｉ ｎｖｒｉ ，Ｓ ａｇ ａ２ １０ ，Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｏ ｔ ｉ ｔｄｅ，Ｔｎｊ Ｕ ｉｅｓｙ ｈｎｈ ｉ ０ ８ ４ ｈｎ ） Ａ ｍｏ ｖ ｔ
车身 吸声 材料 的布 置提供 了合 理 的建议 ； 文献 ［ ］ ５ 基
于声传递 向量的方法对 车 内噪声进 行 了分 析控制 ． 现 有研 究 中往 往都完 全 采用 Ｃ Ｅ（ｏ ｐ ｔ ｉｅ ｎ ｉ Ａ ｃｍ ｕｅ ａ ｄｅｇ— ｒ ｄ ｎ ｅｉｇＣ Ｅ 的方法 来计 算 分 析车 身 板件 的声 学 贡 ｅｒ ，Ａ ） ｎ 献 特性 ， 车 内低 频 结 构 噪 声 控制 有 一 定 的指 导 意 对
ｚ ＝Ｈ Ｐ ， （） １
率 相对应 ． 由此判 断 ， 过发 动机 振动传 递 到车 内 的 通
噪声 应该 是 驾驶员 右耳 的 主要 噪声 源 ．
３ 结 构 动 力 学模 型 建 立
在 分析 汽 车 等 大 型 复 杂 结 构 的 动 力 特 性 时 ， 采 用模 态 综 合 法 ， 结 构 划 分 为 各 子 结 构 ， 别 对 将 分
ｎ ｉｅ ｃ ｎ ｂｅ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ｙ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｎ ｌｃ ｎ ｒｂ ｉ ｎ ａ ｌ ｓｓ ｏ ｓ ａ ｏ ｔｏｌ ｄ ｂ ｈ ｔ ｅ ｆｐａ ｅ ｏ ｔｉ ｕｔ ｎａｙ ｉ ． ｏ Ｋ ｅ ｏ ｄｓ ｙ ｗ ｒ ：ｐａ ｌａ ｏ ｓｉ ｏ ｔ ｂ ｔｏ ｎｅ ｃ ｕ ｔｃ ｃ ｎ ｒ ｕ ｉ ｎ；ｓ ｂｓｒ ｔ ｒ ｏ ｅ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ａ ｏ ｔｃ ｔａ ｓｅ ｅ ｔ ｒ ｃ ｕ ｔｃ ｉ ｕ ｔｕｃｕ ｅ ｍ ｄ ｙ ｔ ｅ ｉ ； ｃ ｕｓｉ ｒ ｎ ｆ ｒｖ ｃｏ ；ａ ｏ ｓｉ ｃ ｎ ｒｂ ｔｏ ｏ ｔｉ ｕ ｉ ｎ：ｎ ｉｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉｒ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｓ ｏ ｔｏ ：ｖｂ ａｉ ｏ ｔｏ ｏ
进行 振 动抑 制． 经试 验验 证 ， 怠速 工 况下 ， 内噪 声在频 率 为 ２ 车 ０～１０Ｈｚ 围 内的 声压 级 水平 得 到 ０ 范 比较 明显 的 改善 ， 主要 峰 值 频 率 最 大 降幅 ５ ７ Ｂ， 体 噪 声水 平 下 降 了 ３８ Ｂ 结 果表 明 ： 件 ．Ｏｄ 整 ．９ｄ ． 板
右耳 在 怠 速 工 况 下 （ 动 机 转 速 约 为 ８ ６ ｒ・ 发 ０
义， 但振动边界 条件 不 够准 确 ， 析 出来 的结 果 也是 分 理论 值 ， 缺乏试验验 证． 笔者基 于模态 综合理 论 ， 通过 试验 仿真 ， 将各关键 子结构 的试 验模态 结果 与相关 的 有 限元模 型综合起 来 ， 对 此模 型施 加 频率 ２ 并 ０～１０ ０
－
、
计 的重要 环节 和 有效 手 段 ． 献 ［ 采 用 有 限元 和 文 ４］ 边界 元相结 合 的仿 真方式 ， 分析 了板 件声 学 贡献 ， 为
虑到试 验研 究 的稳定 性 、 可对 比性 ， 次试 验在 半 消 本
声室 内进行 ． 验 过 程 中 ， 辆 保 持 在 怠 速 稳 定 运 试 车
学模 型 ， 以其 在 实车 工况 下的振 动 响应 作 为声 学边界 元模 型 的边界 条件 ， 并 以车 内驾驶 员右 耳位 置
为目 标响应点， 结合计算得到的声传递向量， 对汽车车身进行板件声 学贡献分析． 通过计算得到车 身各板件对车 内噪声的声学贡献 ， 分析 出影响 比较显著的关键面板 ， 根据分析结果对车身相应板件
级 计 权 声压 级 ．
为Ａ
降低 车 内低频结构 噪声 ， 车身板件． 优化
子 结 构 模 态 综 合 理 论 简 介
子结 构模 态综 合基 本 思 想 可 以归 纳 为 “ 修 改 先 后复 原 ”６ Ｊ其关 键步 骤 ： ｌ ，
图 １ 驾驶员右耳声压级频谱 曲线
由图 １可知 ，０～１０ Ｈ 频 率 范 围 内 ， 驶 员 ２ ０ ｚ 驾 右 耳 的声 压级 峰值 频率 主 要 集 中在 ２ ，４ １ Ｈ ， ７ ５ ，８ ｚ 与 四缸 发动 机怠速 工 况 下 的 二 阶 、 阶 以及 八 阶 频 四
基 于 车 身 板 件 声 学 贡献 分 析 的声 振优 化
王 二 兵 ，周 铉 ，徐 刚 ，封 琚 ，石 文
（ 同济 大 学 汽 车 学 院 ，上 海 ２ １０ ） ０ ８４
摘 要 ：以降低 车 内低 频 结构 噪 声为 目标 ， 优化 车 身板件 ． 用 子结 构模 态综合 的 方 法建 立 结构 动 力 采
转 ， 音 信号 采 用 德 国 Ｇ Ａ 声 Ｒ Ｓ公 司生 产 的 ＩＰ压 电 Ｃ 式声 传 感 器 采 集 ， 验 所 用 数 采 设 备 为 Ｌ 试 ＭＳ公 司 的 Ｓ Ａ Ａ Ｃ ０ Ｗ 信 号放 大 和智 能采 集 系统 ， Ｃ Ｄ ＳＳ ３ ５ 测
试 系统 为 Ｌ ｅｔ１ｂ 经 测 试 分 析 处 理 ， 驶 员 ＭＳ Ｔ ｓ．ａ ． 驾
汽 车乘 坐 的舒适 性 越来 越 引起人 们 的关 心 和重
视． 汽车 噪声 已成为 影 响人 们 对 汽 车 质 量 的印 象 及 购车 选择 的重要 因素 之 一 ［ ． 卜
播 方 式． 只考 虑 固体传 播途 径 ， 若 最终影 响 车 内噪声 的主要 因素是 汽车乘 坐 室所有 板 件 的振 动 和声学 特
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Ｈ 范 围内的实 车 怠速 工 况结 构 力载 荷 ， 到边界 振 ｚ 得 动 响应 ． 然后 ， 据实 车怠 速工 况 下车 内声压 级 峰值 根 特性 ， 用直接 边界 元法 进行 板 件声 学 贡献 分 析 ， 使 以
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１ ）划分 子结 构 ． 择 适 当的 边 界 ， 整 个 系 统 选 将
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汽车 噪声 的传 递 有 固体波 动 和气 体波 动 ２种传
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右耳 在 怠 速 工 况 下 （ 动 机 转 速 约 为 ８ ６ ｒ・ 发 ０
义， 但振动边界 条件 不 够准 确 ， 析 出来 的结 果 也是 分 理论 值 ， 缺乏试验验 证． 笔者基 于模态 综合理 论 ， 通过 试验 仿真 ， 将各关键 子结构 的试 验模态 结果 与相关 的 有 限元模 型综合起 来 ， 对 此模 型施 加 频率 ２ 并 ０～１０ ０
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声室 内进行 ． 验 过 程 中 ， 辆 保 持 在 怠 速 稳 定 运 试 车
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为目 标响应点， 结合计算得到的声传递向量， 对汽车车身进行板件声 学贡献分析． 通过计算得到车 身各板件对车 内噪声的声学贡献 ， 分析 出影响 比较显著的关键面板 ， 根据分析结果对车身相应板件
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子 结 构 模 态 综 合 理 论 简 介
子结 构模 态综 合基 本 思 想 可 以归 纳 为 “ 修 改 先 后复 原 ”６ Ｊ其关 键步 骤 ： ｌ ，
图 １ 驾驶员右耳声压级频谱 曲线
由图 １可知 ，０～１０ Ｈ 频 率 范 围 内 ， 驶 员 ２ ０ ｚ 驾 右 耳 的声 压级 峰值 频率 主 要 集 中在 ２ ，４ １ Ｈ ， ７ ５ ，８ ｚ 与 四缸 发动 机怠速 工 况 下 的 二 阶 、 阶 以及 八 阶 频 四
基 于 车 身 板 件 声 学 贡献 分 析 的声 振优 化
王 二 兵 ，周 铉 ，徐 刚 ，封 琚 ，石 文
（ 同济 大 学 汽 车 学 院 ，上 海 ２ １０ ） ０ ８４
摘 要 ：以降低 车 内低 频 结构 噪 声为 目标 ， 优化 车 身板件 ． 用 子结 构模 态综合 的 方 法建 立 结构 动 力 采
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