[发明专利]车辆系统结构振动和噪声的传递路径检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种汽车工程技术领域的检测系统，具体是一种车辆系统结构振动和噪声的传递路径检测系统。

背景技术

随着现代汽车技术的不断进步，汽车产品向着高速化、轻量化方向发展，汽车的乘坐舒适性问题日益突出。车辆系统的振动与结构噪声是影响乘坐舒适性的重要影响因素。车辆系统受到外界激励作用，经相应的隔振系统或其它连接件传递至车身结构，最终到达乘员室内，使人感触到振动并且耳朵充满噪声。因此，乘员室内的结构振动和噪声问题本质是外界激励产生的振动能量经多维振动路径传递至乘员室内引发结构振动并辐射噪声的问题。研究多维振动传递系统的振动能量传递特性中，不同自由度对振动传递的具有不同程度的影响，而各自由度相应的广义力和速度单位不统一，导致振动传递特性表述不一致。为解决这一问题，引入了功率流理论从振动能量的角度揭示振动传递的机理。功率流理论既包含了广义力和广义速度两个物理量，又消除各自由度在单位上的差异，体现了振动传递的本质，在结构振动和噪声的传递路径控制领域的作用日益突出。

经对现有技术的文献检索发现，郭荣、万钢等在《汽车工程》2007年第8期上发表《燃料电池轿车车内噪声传递路径分析研究》，该文中对燃料电池轿车怠速工况车内噪声的传递路径进行分析，通过试验测量得到传递函数和实际激励力并合成车内噪声，进而结合各传递路径引起的噪声分量对总噪声响应的贡献分析识别出主要传递路径。该文中以作用于车身结构振动输入点的力为研究变量，不包含输入点的速度信息，没有考虑结构噪声响应与传递到车身结构总功率之间的关系，也没有从本质上体现出振动能量的传递过程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种车辆系统结构振动和噪声的传递路径检测系统，使其实现车辆系统内的振动或者结构噪声的多维耦合传递路径的检测以及传递控制，既可以应用于实验研究，也可以应用于数值仿真分析，从服务工程实际出发，使汽车产品在初始设计或样车试制阶段即可对车辆系统内的振动能量传递路径有清楚的认识，以便对传递路径进行控制来获得良好的车身振动响应与乘员室结构噪声响应特性。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：车辆系统分析模型建立模块、振动或噪声响应谱获取模块、传递路径功率计算模块、主传递路径检测模块和优化设计模块，其中：

车辆系统分析模型建立模块根据所需研究的激励和响应，建立车辆系统内与激励相关的总成和车身结构及声腔的模型，并将两部分模型按照连接关系建立车辆系统分析模型；

振动或噪声响应谱获取模块利用车辆系统分析模型建立模块中建立的车辆系统分析模型，在施加载荷和约束条件后，获取车身结构上某点的振动响应谱或者乘员室声腔内某点的噪声响应谱，选取最高的响应峰值对应的频率作为问题频率，并将问题频率所对应的传递路径传输给主传递路径检测模块；

传递路径功率计算模块利用与振动或噪声响应谱获取模块中相同的车辆系统分析模型和载荷及约束条件，从车辆系统分析模型中获取各传递路径与车身结构连接点位置的力和速度，根据功率原始定义分别计算各传递路径传递的功率和传递到车身结构的总功率，总功率是所有传递路径传递的功率之和，并将功率值传输给主传递路径检测模块；

主传递路径检测模块利用传递路径功率计算模块传输的功率值，分别计算每一条传递路径传递的功率对传递到车身结构的总功率的贡献量，并依据各传递路径的贡献量值对各传递路径进行排序，其中振动或噪声响应谱获取模块获得的问题频率所对应的传递路径优先排序，然后主传递路径检测模块根据排序选取贡献量绝对值大并且为正数的传递路径为振动或噪声的主要传递路径；

优化设计模块针对主传递路径检测模块检测出的主要传递路径，分析该传递路径振动能量传递的影响因素，通过优化设计方法改进总成特性参数和结构型式等，并采用样车实验或者数值仿真分析来验证改进效果。

所述车辆系统分析模型建立模块，其通过实验测量或数值仿真建立车辆系统分析模型，若采用实验测量方法建立车辆系统分析模型，使用车辆系统的各总成实物，按照各总成之间的相互连接关系建立车辆系统的实验测试分析模型；若采用数值仿真方法建立车辆系统分析模型，通过有限元分析前处理软件建立车辆系统的各总成的有限元分析模型以及各总成之间的相互连接关系，组建车辆系统的有限元分析模型。

所述车辆系统分析模型建立模块，其建立的与激励相关的总成模型，包括两个部分：一部分是产生激励的总成，另一部分是产生激励的总成和车身结构之间的总成，起到传递激励的作用。