[发明专利]基于全频段的空气声和结构声分析的汽车阻尼片优化方法

说明书

本发明涉及一种基于全频段的空气声和结构声分析的汽车阻尼片优化方法，其步骤是将汽车关键部件钣金件划分为N块面积均等的划分区域，对该钣金件有限元模型进行隔声计算，统计获得各区域的振动能量积分总值，处理得到N块划分区域的单位振动能量，按振动能量大小排序；然后，从振动能量最大的划分区域开始敷设阻尼片，计算关键部件钣金件有限元模型的隔声性能、整车BIB模型的加速噪声性能；顺序增加振动能量排序靠前的划分区域并敷设阻尼片，分别计算关键部件钣金件隔声和整车加速噪声性能。本发明阻尼片敷设过程可量化且位置较为精准，可在低中高频段考虑阻尼片对汽车NVH性能的影响，并同时考虑阻尼片对加速噪声和隔声性能的影响。

技术领域

本发明涉及振动控制工程与声学工程领域，尤其涉及一种基于全频段的空气声和结构声分析的汽车阻尼片优化方法。

背景技术

阻尼片在汽车行业使用广泛，其通常由一些柔性材料制作而成，如合成橡胶、橡胶、软木、高密度泡沫和层压材料，一般是被贴装在板件上，用以减小车身板件的振动。基于此，阻尼片能够改善金属薄板的隔声效果，优化这些布放位置不仅能够增强隔声效果，还能契合成本控制、轻量化的发展需求。

本领域技术人员以往尝试对覆盖阻尼片的结构板件进行数值模拟，对于复杂的阻尼机理可用合适的材料模型来处理，使用实体或者实体壳单元用来定义三明治材料结构；由于材料特性随频率变化且阻尼分布不均匀，在模态空间进行建模非常困难，而直接频响分析有时更适合。

基于以上分析，技术人员目前正尝试开发精细有限元模型和能量后处理方法，使建立更精简的能量模型描述结构部件的动力学响应成为可能，这种方法基于现有的白车身结构模态，模型中的各结构部件自动划分成很多单元片，并且在每个单元片上进行分布矩阵组装，这种矩阵能够带来计算量的减少和数值计算效率的提高，使能量后处理方法集成到优化工作流程当中成为可能。

本发明技术方案设计人员结合以上分析以及现有的针对汽车阻尼片布局的常见技术手段现状进行总结可知，目前在实际车型阻尼片布局方案中主要采用以下几种方法：

其一，工程经验及测试；

其二，模态应变能计算与评估；

其三，传函计算与评估；

其四，基于统计能量法隔声计算与评估；

然而，这些方法在实施应用之后各自均暴露出不可忽视的缺陷，例如：上述第一种方法会更多依赖工程师个人的工程经验及其主观判断，一旦出现失误或判断错误，仅依靠个人主观的方式，很难在短时间内及时调整到位，实施效率较低且需要样机才可执行；上述第二种方法则由于高频模态密集难以分辨模态特性，主要适合低频，同时只能从定性上做些分析，无法从定量上分析阻尼片的影响；上述第三种方法虽然可以从定量上分析阻尼片对NVH(振动噪声舒适性，下同)的影响，但只适合分析低频段，也不能考虑空气声的影响；上述第四种方法虽然也可以从定量上分析阻尼片对NVH的影响，但由于统计能量法理论本身的局限性，只适合分析高频段的声学问题，无法分析低频段的阻尼片隔声性能影响，也不能考虑结构声的影响。

为克服以上问题，本发明将对汽车关键部件隔声性能和整车加速噪声作为评估目标(即分别考察空气声和结构声)，基于有限元计算方法，进行阻尼片分析与优化分析，针对汽车关键部件进行隔声分析，可在中高频段考虑阻尼片对隔声性能的影响；同时，针对白车身BIB有限元模型(白车身带开闭件有限元模型)进行加速噪声分析，可在低频段精确考虑阻尼片对加速噪声的影响，经过实践可知，该方法具有精度高、可量化、能够考虑结构声和空气声、且能够兼顾低中高频段影响等优点。