CN109635469A - 基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法，以减振降噪为目的的驾驶室板件结构优化方法，通过优化板件厚度和合理布置加强筋等措施改善板件的振动特性，降低振动幅值而改善驾驶室的声学舒适性。本发明通过在结构优化之前进行板件声学贡献度分析，以确定对驾驶室内噪声影响最大的结构板件，从而实现有针对性的结构优化；基于板件贡献量的分析方法能有效找到对噪声传递路径贡献较大的结构件，从而能有效的去针对关键位置进行结构优化，改善噪声传递特性，大大提高了结构设计优化的效率，缩短了研发周期，降低了成本。
Description
【技术领域】
本发明属于汽车技术领域，特别是涉及一种基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法。
【背景技术】
结构声学传递函数也称为噪声传递函数(即Noise Transfer Function，简称NTF)，指施加于某一个结构上的单位力在结构内产生的声压，它表示其结构与内部声腔的声学相关特性。当车身上某激励接附点处受到激励作用时，激励通过车身向各处传递，从而使车身壁板振动并向车内辐射噪声，这种力与噪声的关系称为车身结构声学传递特性。
随着现代汽车工业技术的飞速发展，人们对乘坐的舒适性要求越来越高，特别是声学舒适性要求。汽车车内噪声不但增加驾驶员和乘客的疲劳程度，而且影响汽车的行驶安全性。因此，驾驶室声学舒适性已成为汽车乘坐舒适性的重要评价指标之一，日益受到人们的重视。
车内噪声分为空气噪声和结构噪声，其中结构噪声是噪声源或振动源作用于驾驶室壁板引起振动而辐射的噪声。结构噪声以20～200Hz的中低频噪声为主，该频段噪声给人的主观感觉是“booming”声，它能造成车内乘员的强烈不适感。因此，如何降低驾驶室结构噪声，成为汽车设计中的一项重要挑战性任务。
【发明内容】
本发明的主要目的在于提供一种基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法，基于板件贡献量的分析方法能有效找到对噪声传递路径贡献较大的结构件，从而能有效的去针对关键位置进行结构优化，改善噪声传递特性。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法，其包括以下步骤，
(1)设计输入：在Hyper Mesh软件中建立车身有限元模型和声腔有限元模型；
(2)边界条件设置：其包括设定激励点和响应点，设定分析频率范围；并在所述激励点沿X轴、Y轴、Z轴分别施加设定载荷力F大小的激励；
(3)在Hyper Graph里读取各所述激励点在各方向的激励下，各响应点在各频率下的声压结果，绘制声压曲线，并根据声压曲线找出分贝超出要求的峰值，若没有，则设计完成；若有，则进行下一步；
(4)板件声学贡献量分析；
4-1)根据车内声腔周围板件的分布与结构的构成，将车身驾驶舱分为若干个板件；
4-2)建立车身驾驶舱的结构-声腔耦合模型；
4-3)对所述车身驾驶舱的结构-声腔耦合模型进行声学响应分析，得到各工况下声腔周围板件对车内噪声的声学响应板件贡献量；
4-4)根据声学响应板件贡献量的数据结果找出影响步骤(3)中所述峰值的关键板件；
(5)针对步骤4-4)中的所述关键板件进行结构优化；
(6)对优化后的结构重复步骤(1)-步骤(3)，直到所述激励点在各方向的激励下，各响应点在各频率下的声压均在要求范围以内。
进一步的，所述分析频率范围为20～200Hz。
进一步的，所述激励点包括左后减震器安装点、后悬置安装点、左后减震器安装点、前悬置安装点、左悬置安装点、右前减震器安装点、左前减震器安装点、左后摆臂后安装点、右后摆臂后安装点、右后摆臂前安装点、左后摆臂前安装点、左前摆臂后安装点、右前摆臂后安装点、左前摆臂前安装点以及右前摆臂前安装点。
进一步的，所述响应点包括：驾驶员内耳、驾驶员外耳、副驾驶内耳以及副驾驶外耳。
进一步的，步骤4-1)中的所述板件包括地板左侧、地板右侧、顶盖左侧、顶盖右侧、左前门内板、右前门内板、第一隔断、第二隔断、第三隔断、第四隔断、左前门玻璃后端、左前门玻璃前端、右前门玻璃后端、右前门玻璃前端、前挡风玻璃左侧、前挡风玻璃右侧、左三角玻璃、以及右三角玻璃。
与现有技术相比，本发明一种基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法的有益效果在于：以减振降噪为目的的驾驶室板件结构优化方法，通过优化板件厚度和合理布置加强筋等措施改善板件的振动特性，降低振动幅值而改善驾驶室的声学舒适性。本发明通过在结构优化之前进行板件声学贡献度分析，以确定对驾驶室内噪声影响最大的结构板件，从而实现有针对性的结构优化；基于板件贡献量的分析方法能有效找到对噪声传递路径贡献较大的结构件，从而能有效的去针对关键位置进行结构优化，改善噪声传递特性，大大提高了结构设计优化的效率，缩短了研发周期，降低了成本。
【附图说明】
图1为本发明实施例的步骤流程结构示意图；
图2为本发明实施例中激励点在车身中的位置示意图；
图3为本发明实施例中后悬置安装点激励Z向激励，在驾驶员内耳的响应声压曲线结果；
图4为本发明实施例中耦合声腔板件的划分结构示意图；
图5为本发明实施例在27Hz峰值下板件贡献量分析结果；
图6为本发明实施例在36Hz峰值下板件贡献量分析结果；
图7为本发明实施例优化后的后悬置安装点激励Z向激励，在驾驶员内耳的响应声压曲线结果。
【具体实施方式】
实施例：
请参照图1，本实施例为基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法，其包括以下步骤：
(1)设计输入：在Hyper Mesh软件中建立车身有限元模型和声腔有限元模型。
(2)边界条件设置：其包括设定激励点和响应点，设定分析频率范围；并在所述激励点沿X轴、Y轴、Z轴分别施加设定载荷力F大小(如1N)的激励；所述分析频率范围为20～200Hz。
其中，
请参照图2，所述激励点包括：左后减震器安装点101、后悬置安装点102、左后减震器安装点103、前悬置安装点104、左悬置安装点105、右前减震器安装点106、左前减震器安装点107、左后摆臂后安装点108、右后摆臂后安装点109、右后摆臂前安装点110、左后摆臂前安装点111、左前摆臂后安装点112、右前摆臂后安装点113、左前摆臂前安装点114以及右前摆臂前安装点115。
所述响应点包括：驾驶员内耳、驾驶员外耳、副驾驶内耳以及副驾驶外耳。
(3)在Hyper Graph里读取各所述激励点在各方向的激励下，各响应点在各频率下的声压结果，绘制声压曲线，并根据声压曲线找出分贝超出要求的峰值，若没有，则设计完成；若有，则进行下一步。
例如，后悬置安装点102在Z向激励下，在驾驶员内耳的响应声压曲线如图3所示。根据图3所示的结果，在关注低频区域有27Hz和36Hz出现两个较高峰值，需要进行原因查找和优化。为快速查找引起峰值原因，本实施例采用板件贡献量进行分析原因查找。
车身板件的不同区域对于车内空间某点声压的贡献是不同的，在结构优化前，有必要对车身板件进行声学贡献分析。所有板件的声压叠加产生了内部总声压。然而，每个车身板件对于乘坐室内部空间某点声压的贡献是不同的。因此，通过板件声学贡献量分析，可评价并确定对声压贡献较大的传递路径进行板件贡献分析，识别出对车内声压影响较大的板件，为车身板件优化改进提供依据。
(4)板件声学贡献量分析
4-1)根据车内声腔周围板件的分布与结构的构成，将车身驾驶舱分为18个板件；请参照图4，所述18个板件分别为地板左侧1、地板右侧2、顶盖左侧3、顶盖右侧4、左前门内板5、右前门内板6、第一隔断7、第二隔断8、第三隔断9、第四隔断10、左前门玻璃后端11、左前门玻璃前端12、右前门玻璃后端13、右前门玻璃前端14、前挡风玻璃左侧15、前挡风玻璃右侧16、左三角玻璃17、以及右三角玻璃18；
4-2)建立车身驾驶舱的结构-声腔耦合模型；
4-3)对所述车身驾驶舱的结构-声腔耦合模型进行声学响应分析，得到在所述峰值下声腔周围板件对车内噪声的声学响应板件贡献量；
例如，经Nastran软件计算后27Hz峰值板件贡献量结果如图5所示，由结果可知对该峰值起主要贡献的是地板和隔断。经Nastran软件计算后36Hz峰值板件贡献量结果如图6所示，由结果可知对该峰值起主要贡献的是地板和前门内板。
4-4)根据声学响应板件贡献量的数据结果找出影响步骤(3)中所述峰值的关键板件。
(5)针对步骤4-4)中的所述关键板件进行结构优化，提高所述关键板件的刚度。
例如，由板件贡献量结果可知影响27Hz与36Hz峰值的关键结构件是车门内板、地板及隔断，针对这些位置进行结构优化，具体的可增加加强筋、改变加强筋的位置或者结构提高局部刚度。
(6)对优化后的结构重复步骤(1)-步骤(3)，直到所述激励点在各方向的激励下，各响应点在各频率下的声压均在要求范围以内。
例如，如图7所示，优化后的结构得到的声压曲线在27Hz及36Hz位置峰值有明显下降，说明本实施方法有效。
通过科学合理的设计若干激励点以及响应点，为提高噪音传递路径分析结果的准确性与可靠性奠定了基础；基于各个激励点在各个约束方向下，分析各个响应点在分析频率范围内的声压曲线，找出噪音较大的峰值点；然后对车身进行板件声学贡献量分析，得到在所述峰值下声腔周围板件对车内噪声的声学响应板件贡献量；从而找出对造成噪音具有较大贡献量的关键板件，再对关键板件进行结构优化，提高刚度，从而有效的降低噪音。
本实施例为基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法的有益效果在于：以减振降噪为目的的驾驶室板件结构优化方法，通过优化板件厚度和合理布置加强筋等措施改善板件的振动特性，降低振动幅值而改善驾驶室的声学舒适性。本发明通过在结构优化之前进行板件声学贡献度分析，以确定对驾驶室内噪声影响最大的结构板件，从而实现有针对性的结构优化；基于板件贡献量的分析方法能有效找到对噪声传递路径贡献较大的结构件，从而能有效的去针对关键位置进行结构优化，改善噪声传递特性，大大提高了结构设计优化的效率，缩短了研发周期，降低了成本。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法，其特征在于：其包括以下步骤，
(1)设计输入：在Hyper Mesh软件中建立车身有限元模型和声腔有限元模型；
(2)边界条件设置：其包括设定激励点、响应点以及分析频率范围；并在所述激励点沿X轴、Y轴、Z轴分别施加设定载荷力的激励；
(3)在Hyper Graph里读取各所述激励点在各方向的激励下，各响应点在各频率下的声压结果，绘制声压曲线，并根据声压曲线找出分贝超出要求的峰值，若没有，则设计完成；若有，则进行下一步；
(4)板件声学贡献量分析；
4-1)根据车内声腔周围板件的分布与结构的构成，将车身驾驶舱分为若干个板件；
4-2)建立车身驾驶舱的结构-声腔耦合模型；
4-3)对所述车身驾驶舱的结构-声腔耦合模型进行声学响应分析，得到在所述峰值下声腔周围板件对车内噪声的声学响应板件贡献量；
4-4)根据声学响应板件贡献量的数据结果找出影响步骤(3)中所述峰值的关键板件；
(5)针对步骤4-4)中的所述关键板件进行结构优化，提高所述关键板件的刚度；
(6)对优化后的结构重复步骤(1)-步骤(3)，直到所述激励点在各方向的激励下，各响应点在各频率下的声压均在要求范围以内。
2.如权利要求1所述的基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法，其特征在于：所述分析频率范围为20～200Hz。
3.如权利要求1所述的基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法，其特征在于：所述激励点包括左后减震器安装点、后悬置安装点、左后减震器安装点、前悬置安装点、左悬置安装点、右前减震器安装点、左前减震器安装点、左后摆臂后安装点、右后摆臂后安装点、右后摆臂前安装点、左后摆臂前安装点、左前摆臂后安装点、右前摆臂后安装点、左前摆臂前安装点以及右前摆臂前安装点。
4.如权利要求1所述的基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法，其特征在于：所述响应点包括：驾驶员内耳、驾驶员外耳、副驾驶内耳以及副驾驶外耳。
5.如权利要求1所述的基于板件声压贡献量的铝车身噪声传递路径优化方法，其特征在于：步骤4-1)中的所述板件包括地板左侧、地板右侧、顶盖左侧、顶盖右侧、左前门内板、右前门内板、第一隔断、第二隔断、第三隔断、第四隔断、左前门玻璃后端、左前门玻璃前端、右前门玻璃后端、右前门玻璃前端、前挡风玻璃左侧、前挡风玻璃右侧、左三角玻璃、以及右三角玻璃。
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