專利名稱：一種基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度nvh設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車內(nèi)噪音水平的預(yù)測方法，特別涉及一種基于低頻車內(nèi)聲 學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度NVH設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
轎車乘員室作為典型的彈性薄壁腔體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁由立柱橫梁等框架結(jié)構(gòu) 與地板頂棚等薄板結(jié)構(gòu)組成。在動(dòng)力總成及底盤部件的激勵(lì)下，立柱橫梁等框 架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的整體結(jié)構(gòu)振動(dòng)，車身薄板結(jié)構(gòu)的局部振動(dòng)，以及車內(nèi)空腔空氣的 振動(dòng)相互影響產(chǎn)生耦合作用，產(chǎn)生令人討厭的低頻Booming噪音。
而聲學(xué)靈敏度分析亦稱聲壓傳遞函數(shù)分析，是指單位動(dòng)態(tài)激勵(lì)力作用于車 身某一輸入點(diǎn)時(shí)，駕駛員耳旁的聲壓響應(yīng)。該分析在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域具有成熟理 論，但應(yīng)用于工程實(shí)際尚待研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過聲學(xué)靈敏度CAE分析，得到轎車乘員室內(nèi)的聲壓級(jí)， 預(yù)測車內(nèi)的噪聲，利用這種方法，研究車身結(jié)構(gòu)與乘員室內(nèi)噪音的關(guān)系，在此 基礎(chǔ)上，還可進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以獲得更好的車內(nèi)NVH水平。
本發(fā)明采用CAE分析方法，在物理樣機(jī)尚不存在的設(shè)計(jì)階段預(yù)測車內(nèi)噪聲 水平，結(jié)合了結(jié)構(gòu)有限元分析、聲學(xué)流體有限元分析或聲學(xué)邊界元分析等手段， 研究車身壁板振動(dòng)與車內(nèi)噪音關(guān)系，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)車身壁板結(jié)構(gòu)，降低車內(nèi) 噪音水平。此方法將理論研究應(yīng)用于新車型開發(fā)的工程實(shí)際，形成基于車內(nèi)噪 音水平的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程是本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)所在。
基本技術(shù)方案為，首先建立白車身有限元模型，以車身有限元模型為依托
建立乘員室的聲學(xué)有限元模型；進(jìn)行車身上發(fā)動(dòng)機(jī)懸置點(diǎn)、懸架安裝點(diǎn)、排氣 吊掛點(diǎn)等處的頻率響應(yīng)分析；然后將頻響分析所得車身壁板振動(dòng)速度做為邊界 條件，求解乘員室聲腔的聲學(xué)響應(yīng)得駕駛員耳旁的聲壓級(jí)；進(jìn)而通過檢査聲壓 響應(yīng)較高的頻率點(diǎn)處的頻響分析結(jié)果的車身壁板振動(dòng)情況，以及進(jìn)行板金貢獻(xiàn) 量分析，得對(duì)聲壓級(jí)影響較大板金件的影響水平和影響較大的安裝點(diǎn)；從而修 改板金件的設(shè)計(jì)方案以及安裝點(diǎn)局部剛度的設(shè)計(jì)方案。 具體的技術(shù)方案如下
一種基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度NVH設(shè)計(jì)方法，其特征 在于采用如下步驟
(1) 建立白車身有限元模型；
(2) 以車身有限元模型為基礎(chǔ)建立乘員室的聲學(xué)有限元模型；
(3) 進(jìn)行車身上關(guān)鍵點(diǎn)的頻率響應(yīng)分析；
(4) 將該頻響分析所得車身壁板振動(dòng)速度做為邊界條件，得到乘員室聲 腔的聲學(xué)響應(yīng)；
(5) 進(jìn)行聲學(xué)頻率響應(yīng)分析得到駕駛員耳旁的聲壓級(jí)。 還可包括如下后續(xù)步驟
(1 )檢查聲壓響應(yīng)較高的頻率點(diǎn)處的頻響分析結(jié)果的車身壁板振動(dòng)情
況；
(2) 進(jìn)行板金貢獻(xiàn)量分析，得出對(duì)聲壓級(jí)影響較大鈑金件的影響水平 以及影響較大的安裝點(diǎn)；
(3) 修改鈑金件的設(shè)計(jì)方案以及安裝點(diǎn)局部剛度的設(shè)計(jì)方案使之降低噪音。
所述車身上關(guān)鍵點(diǎn)具體為發(fā)動(dòng)機(jī)懸置點(diǎn)、懸架安裝點(diǎn)、排氣吊掛點(diǎn)、副
車架安裝點(diǎn)等處。
依據(jù)所述白車身有限元模型建立除了懸架輪胎之外的質(zhì)量的有限元模
型，即Trim body模型。
在關(guān)鍵點(diǎn)處施加單位正弦的激勵(lì)力，進(jìn)行頻率響應(yīng)分析，計(jì)算頻率范圍 為0—200Hz，輸出結(jié)果為構(gòu)成乘員室空腔的車身鈑金件的節(jié)點(diǎn)振動(dòng)速度。
以白車身和座椅有限元模型為基礎(chǔ)建立該乘員室聲腔模型。
聲腔建模時(shí)考慮座椅輪廓。
利用模態(tài)法進(jìn)行聲學(xué)頻率響應(yīng)分析需對(duì)聲腔先進(jìn)行模態(tài)分析。 將結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)分析所得的壁板的節(jié)點(diǎn)振動(dòng)速度映射到聲腔模型的表面
上作為載荷，應(yīng)用模態(tài)法進(jìn)行聲學(xué)頻率響應(yīng)分析，最終得駕駛員耳旁的聲壓
級(jí)大小.
做出求解頻率范圍內(nèi)的聲壓傳遞函數(shù)曲線，考查響應(yīng)超過參考值的頻率 點(diǎn)處的振動(dòng)，找到振動(dòng)較大的鈑金件，分析結(jié)構(gòu)上的影響因素或者進(jìn)行鈑金 貢獻(xiàn)量分析，進(jìn)而修改結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行敏感度分析。
其中，聲學(xué)靈敏度是指單位動(dòng)態(tài)激勵(lì)力作用于車身支撐點(diǎn)時(shí)，駕駛員人耳
處的噪聲聲壓級(jí)，常用尸/F來表示。


圖1:基于聲學(xué)靈敏度分析的車身NVH設(shè)計(jì)流程圖； 圖2: trim body有限元模型圖； 圖3:車身鈑金件某頻率點(diǎn)處的振動(dòng)速度云圖； 圖4:乘員室空腔有限元模型圖5:發(fā)動(dòng)機(jī)左懸置激勵(lì)下駕駛員右耳畔聲壓級(jí)示意圖； 附圖標(biāo)記說明
有限元模型上附件質(zhì)心點(diǎn)位置(1)、頂棚(2)、 B柱(3)、前擋板(4)、前地板 (5)、 C柱(6)、后地板(7)
具體實(shí)施例方式
圖1給出了聲學(xué)靈敏度分析流程。首先建立白車身有限元模型，以車身有 限元模型為依托建立乘員室的聲學(xué)有限元模型；進(jìn)行車身上發(fā)動(dòng)機(jī)懸置點(diǎn)、懸 架安裝點(diǎn)、排氣吊掛點(diǎn)等處的頻率響應(yīng)分析；然后將頻響分析所得車身壁板振 動(dòng)速度做為邊界條件，求解乘員室聲腔的聲學(xué)響應(yīng)得駕駛員耳旁的聲壓級(jí)水平； 進(jìn)而通過檢査聲壓響應(yīng)較高的頻率點(diǎn)處的頻響分析結(jié)果的車身壁板振動(dòng)情況， 以及進(jìn)行板金貢獻(xiàn)量分析，得對(duì)聲壓級(jí)影響較大板金件的影響水平和影響較大 的安裝點(diǎn)；從而修改板金件的設(shè)計(jì)方案以及安裝點(diǎn)局部剛度的設(shè)計(jì)方案。具體 步驟如下
1. 建立白車身有限元模型，并依據(jù)白車身有限元模型建立Trim body模型。 Trim body模型是考慮除了懸架輪胎之外的質(zhì)量的有限元模型，這樣的模型更接 近于車輛真實(shí)情況。
2. 進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)頻率響應(yīng)分析。這里車身關(guān)鍵安裝點(diǎn)是指相關(guān)部件會(huì)對(duì)車內(nèi) 低頻噪聲產(chǎn)生影響的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置安裝點(diǎn)、排氣吊掛點(diǎn)、副車架安裝點(diǎn)以及懸架 安裝點(diǎn)等。在這些安裝點(diǎn)處施加單位正弦的激勵(lì)力，在具有振動(dòng)分析模塊的軟 件例如Msc.Nastran中進(jìn)行頻率響應(yīng)分析，計(jì)算頻率范圍為0 200Hz。輸出結(jié)果 為構(gòu)成乘員室空腔的車身鈑金件的節(jié)點(diǎn)振動(dòng)速度。
3. 以白車身+座椅有限元模型為基礎(chǔ)建立乘員室聲腔模型。聲腔模型網(wǎng)格采 用實(shí)體單元，但元尺寸大小與計(jì)算頻率有關(guān)，需小于一個(gè)分析上限頻率對(duì)應(yīng)的 聲波波長的六分之一。利用模態(tài)法進(jìn)行聲學(xué)頻率響應(yīng)分析需對(duì)聲腔先進(jìn)行模態(tài) 分析。轎車車身空腔中的座椅輪廓對(duì)聲腔模態(tài)的影響比較大，對(duì)第一階非零模態(tài)即縱向第一階模態(tài)，考慮座椅輪廓時(shí)的頻率比不考慮座椅輪廓時(shí)的頻率低， 所以聲腔建模時(shí)需考慮座椅輪廓。
4.在聲學(xué)分析軟件例如Lms. Virtual. Lab中進(jìn)行聲學(xué)頻率響應(yīng)分析。將結(jié) 構(gòu)頻率響應(yīng)分析所得的壁板的節(jié)點(diǎn)振動(dòng)速度映射到聲腔模型的表面上作為載
荷，應(yīng)用模態(tài)法進(jìn)行聲學(xué)頻率響應(yīng)分析，最終得駕駛員耳旁的聲壓級(jí)大小，做 出求解頻率范圍內(nèi)的聲壓傳遞函數(shù)曲線，考査響應(yīng)超過參考值的頻率點(diǎn)處的振 動(dòng)，找到振動(dòng)較大的鈑金件，分析結(jié)構(gòu)上的影響因素。或者進(jìn)行鈑金貢獻(xiàn)量分 析，進(jìn)而修改結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行敏感度分析。
權(quán)利要求
1.一種基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度NVH設(shè)計(jì)方法，其特征在于采用如下步驟(1)建立白車身有限元模型；(2)以車身有限元模型為基礎(chǔ)建立乘員室的聲學(xué)有限元模型；(3)進(jìn)行車身上關(guān)鍵點(diǎn)的頻率響應(yīng)分析；(4)將該頻響分析所得車身壁板振動(dòng)速度做為邊界條件，得到乘員室聲腔的聲學(xué)響應(yīng)；(5)進(jìn)行聲學(xué)頻率響應(yīng)分析得到駕駛員耳旁的聲壓級(jí)水平。
2、 據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度NVH 設(shè)計(jì)方法，其特征在于，還可包括如下后續(xù)步驟(1) 檢查聲壓響應(yīng)較高的頻率點(diǎn)處的頻響分析結(jié)果的車身壁板振動(dòng)情況；(2) 進(jìn)行板金貢獻(xiàn)量分析，得出對(duì)聲壓水平影響較大鈑金件的影響水 平以及影響較大的安裝點(diǎn)；(3) 修改鈑金件的設(shè)計(jì)方案以及安裝點(diǎn)局部剛度的設(shè)計(jì)方案使之降低噪音o
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度 NVH設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述車身上關(guān)鍵點(diǎn)具體為發(fā)動(dòng)機(jī)懸置點(diǎn)、懸架 安裝點(diǎn)、排氣吊掛點(diǎn)、副車架安裝點(diǎn)等處。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度 NVH設(shè)計(jì)方法，其特征在于，依據(jù)所述白車身有限元模型建立除了懸架輪胎 之外的質(zhì)量的有限元模型，即Trim body模型。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度NVH設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在關(guān)鍵點(diǎn)處施加單位正弦的激勵(lì)力，進(jìn)行頻 率響應(yīng)分析，計(jì)算頻率范圍為0—200Hz，輸出結(jié)果為構(gòu)成乘員室空腔的車身 鈑金件的節(jié)點(diǎn)振動(dòng)速度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度 NVH設(shè)計(jì)方法，其特征在于，以白車身和座椅有限元模型為基礎(chǔ)建立該乘員 室聲腔模型。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度 NVH設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該乘員室聲腔建模時(shí)考慮座椅輪廓。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙 度NVH設(shè)計(jì)方法，其特征在于，利用模態(tài)法進(jìn)行聲學(xué)頻率響應(yīng)分析需對(duì)聲腔 先進(jìn)行模態(tài)分析。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度 NVH設(shè)計(jì)方法，其特征在于，將結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)分析所得的壁板的節(jié)點(diǎn)振動(dòng)速 度映射到聲腔模型的表面上作為載荷，應(yīng)用模態(tài)法進(jìn)行聲學(xué)頻率響應(yīng)分析， 最終得駕駛員耳旁的聲壓級(jí)大小。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度 NVH設(shè)計(jì)方法，其特征在于，做出求解頻率范圍內(nèi)的聲壓傳遞函數(shù)曲線，考 査響應(yīng)超過參考值的頻率點(diǎn)處的振動(dòng)，找到振動(dòng)較大的鈑金件，分析結(jié)構(gòu)上 的影響因素或者進(jìn)行鈑金貢獻(xiàn)量分析，進(jìn)而修改結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行敏感度分析。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于低頻車內(nèi)聲學(xué)靈敏度的車身聲振粗糙度NVH設(shè)計(jì)方法，首先建立白車身有限元模型，以車身有限元模型為依托建立乘員室的聲學(xué)有限元模型；進(jìn)行車身上發(fā)動(dòng)機(jī)懸置點(diǎn)、懸架安裝點(diǎn)、排氣吊掛點(diǎn)等處的頻率響應(yīng)分析；然后將頻響分析所得車身壁板振動(dòng)速度做為邊界條件，求解乘員室聲腔的聲學(xué)響應(yīng)得駕駛員耳旁的聲壓級(jí)水平；進(jìn)而通過檢查聲壓響應(yīng)較高的頻率點(diǎn)處的頻響分析結(jié)果的車身壁板振動(dòng)情況，以及進(jìn)行板金貢獻(xiàn)量分析，得對(duì)聲壓水平影響較大板金件的影響水平和影響較大的安裝點(diǎn)；從而修改板金件的設(shè)計(jì)方案以及安裝點(diǎn)局部剛度的設(shè)計(jì)方案。
文檔編號(hào)B62D65/00GK101367414SQ200810024828
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者徐有忠, 李明江, 晉 楊, 田冠男 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司