[发明专利]车用层合板吸声结构及其优化设计模型

说明书

本发明实施例提出一种车用层合板吸声结构及其设计优化方法，结构包括多孔层、窄缝层、共振层、背板、共振腔和窄缝，多孔层右侧设置有窄缝层，窄缝层右侧设置有共振层，共振层右侧设置有背板；窄缝层上设有窄缝；窄缝层、共振层和背板组成的封闭空间为共振腔。通过径向基神经网络来逼近吸声模型结构参数与吸声带宽之间的非线性关系，再利用自适应模拟退火算法(ASA)对模型的结构参数进行优化，寻找出不同结构参数大小之间的最优匹配关系，以达到吸声模型的优化设计。

技术领域

本发明涉及汽车降噪领域，具体为一种车用层合板吸声结构及其优化设计模型。

背景技术

在汽车降噪领域中，汽车内部的噪声主要为来自于发动机、变速箱等零件工作时振动产生结构噪声(20Hz～500Hz)和空气噪声(250Hz～5kHz)，在工程上习惯以1kHz为分界线将汽车噪声划分为低频噪声(0～1kHz)和高频噪声(1kHz)，而汽车内饰(通常为多孔材料及其结构)的设计对1kHz以上的高频噪声具有良好的吸声效果，由于经典吸声材料固有的弱耗散性，低频噪声则很难被座椅中的多孔材料有效吸收。为了应对车内低频噪声问题，传统方法是在发动机盖处加装一些高级吸音泡沫材料或从车门、车门、翼子板、挡泥板等部位加装隔音材料。这些手段具有一定的降噪的效果，但其效果往往有限，且所需要的材料厚度比较大，不仅严重占用车内空间，而且还很难达不到预期的车用吸声要求。

此外，虽然有许多研究者利用迷宫、局域共振等声学原理设计出各种新型声学超材料吸声结构，实现了低频段某个频率的完美吸声，同时通过一定数量的声学单元结构的平行组合来达到拓宽吸声带宽的目标，但是这些吸声结构依旧存在工作频段窄、结构复杂、制造困难、厚度尺寸大等缺点，难以满足车用吸声结构的性能要求。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，满足实际工程需要，本发明实施例提出一种车用层合板吸声结构，并针对这种吸声结构设计出了一种基于结构-带宽模型的优化设计方法。

第一方面，本发明实施例提出一种车用层合板吸声结构，包括：多孔层、窄缝层、共振层、背板、共振腔和窄缝，多孔层右侧设置有窄缝层，窄缝层右侧设置有共振层，共振层右侧设置有背板；窄缝层上设有窄缝；窄缝层、共振层和背板组成的封闭空间为共振腔。

优选的，多孔材料层为三聚氰胺多孔泡沫材料，窄缝层、共振层和背板为聚乳酸材料。

第二方面，本发明实施例提出一种车用层合板吸声结构设计优化方法，用于上述实施例所述的车用层合板吸声结构，包括以下步骤：

获取车用层合板吸声结构参数；

将车用层合板吸声结构参数结合吸声效果指标组成离散样本数据库，通过离散样本数据库分析各结构参数贡献度，并根据各结构参数贡献度调整相应结构参数的权重；

通过径向基函数神经网络来逼近吸声模型结构参数与吸声带宽之间的非线性关系，建立结构-带宽模型；

为结构-带宽模型赋予初始结构参数，结合约束条件以及优化目标，利用自适应模拟退火算法对结构-带宽模型的结构参数进行优化，寻找出不同结构参数大小之间的最优匹配关系，达到吸声模型的优化设计。

优选的，车用层合板吸声结构参数包括多孔层厚度、窄缝板厚度、共振腔厚度、背板厚度、窄缝宽度、窄缝长度、吸声单元宽度、吸声单元长度以及共振腔壁厚。

优选的，吸声效果指标包括吸声带宽、中心频率以及最大吸声系数。

优选的，通过帕累托分析结合离散样本数据库分析各结构参数的贡献度。

优选的，约束条件为整体厚度、最高吸声系数以及中心频率。

优选的，优化目标为有效吸声带宽。

优选的，优化目标为有效吸声带宽的均值和标准差的最小值。