载重汽车驾驶室声场中有限元技术的应用

采用有限元方法对复杂封闭空腔-载重汽车的驾驶室内的耦合声场特性进行研究。利用Hypermesh对模型进行网格划分,通过Abaqus和LMS virtual lab分别计算结构模态和声模态,建立声固耦合模型并对所设计的驾驶室内的声场特性进行分析。研究结果表明,驾驶室内声场主要受结构模态和声模态所影响,结构-声耦合效应并不明显。因此利用有限元技术能够为驾驶室等复杂封闭空腔的结构和声学设计提供理论依据。     

汽车驾驶室声固耦合系统的灵敏度分析

汽车车内声学灵敏度分析,是汽车NVH(Noise Vibration Harshness)特性研究的重要内容.文中利用有限元方法,建立汽车驾驶室三维声固耦合模型,在ANSYS中计算了驾驶室在20～200 Hz频率的声固耦合振动特性.利用ANSYS的灵敏度分析功能,计算了驾驶室内某点声压级对驾驶室各面板厚度的灵敏度,为有效降低车内某点噪声及进行结构修改,提供了方向性指导.     

全地域机动车驾驶室声学特性分析

以某全地域机动车驾驶室为研究对象,建立驾驶室的有限元模型,验证了有限元模型的有效性。以此有限元模型为基础构建驾驶室谐响应模型,进行谐响应分析,发现驾驶室后壁板的振动是引起驾驶室内部噪声的主要原因。研究驾驶室内部噪声特性,分别进行了声学空腔模态分析和声固耦合模态分析,发现声固耦合系统声压分布比较均匀,大部分呈现局部模态,主要原因可能是驾驶室后壁板的振动。通过驾驶员耳旁声压分析发现增加驾驶室后壁板的厚度,可以在一定程度内降低驾驶室内部噪声对驾驶员的影响,为同类驾驶室通过依靠结构改进来改善声场环境提供了案例依据。     

驾驶室外声场分析的边界元法与无限元法

车外噪声是产生环境噪声的重要因素,驾驶室外声场的数值分析能够为控制噪声提供理论参考。介绍外声场分析的边界元法和无限元法两种数值方法的基本理论,研究声固耦合问题分析的流程,包括无限元法与有限元法耦合、有限元法与边界元法耦合。以拖拉机驾驶室模型为例,对驾驶室外声场进行数值分析,分析结果表明两种方法计算的声场结果基本一致,都能有效地分析驾驶室外声场,指导驾驶室结构设计。     

工程机械驾驶室隔声量仿真预测

本文建立了某工程机械驾驶室的声固耦合有限元模型,通过求解振动-声场耦合控制方程,得到驾驶室各板件的隔声量,为验证声学仿真结果,在半消声室内进行了隔声量测试,并选择合适的隔声垫优化隔声性能,预测隔声优化效果。结果表明:仿真和试验所得隔声量吻合较好,验证了理论方法和仿真模型的准确性,可用于驾驶室隔声性能评估;采用此仿真模型可找出隔声薄弱环节,并辅助选择优化方案,预测改进效果;基于声固耦合的隔声量仿真可用于驾驶室设计阶段的隔声量预测,指导低噪声驾驶室设计。     

船舶水下振动噪声传递特性研究

针对声固耦合算法在模拟船舶声振计算时存在的难题,基于Virtual Lab软件中的有限元和无限元声学耦合技术对船舶振动声辐射进行计算和分析。首先,利用ANSYS软件建立实验船的有限元模型。然后,利用Virtual Lab软件计算部分浸入水中的船舶结构辐射声场,详细分析了辐射声场指向性以及声场衰减规律,进而选取具有最大辐射声压且满足远场测量条件的目标场点。最后,开展了振源到目标场点的传递特性分析,识别出引起目标点响应的主导环节,使得减振降噪措施的实施更具针对性。     

基于声固耦合模型的车内低频结构噪声响应分析

根据模态相似原则建立某重型商用车简化的驾驶室有限元模型。在此基础之上建立驾驶室的声固耦合模型,并利用声学模态试验验证了模型的正确性。通过实车道路试验测量怠速工况和匀速行驶工况下驾驶室悬置点的激励信号和车内振动噪声响应信号。将测量的激励信号施加于声固耦合模型进行频率响应分析,计算20～200 Hz范围的车内结构噪声。将得到的振动噪声响应仿真结果与试验结果进行对比分析。分析表明,仿真响应频谱能够反映出激励谱和模态的影响,与试验结果相符。利用此模型预测车内振动噪声水平,也具有较高精度。     

驾驶室面板声学分析与结构优化

车室内噪声控制具有重要的研究意义。建立某拖拉机驾驶室结构和声学的数值模型,通过模态分析评估声腔整体设计;基于声固耦合分析计算驾驶员右耳旁声压,利用声学传递向量进行驾驶室面板声学贡献度分析,确定实际激励下引起噪声峰值的主要正贡献面板。根据分析结果对结构进行改进,降低了驾驶员耳旁噪声,研究结果对工程生产具有一定的参考价值。     

基于声-固耦合模型的车内噪声响度参数的预测与分析研究

针对传统A计权声压级评价指标对噪声低频成分衰减较大,常常出现车内声压级达标,声品质不合格的问题。引入心理声学参数的响度参量,利用虚拟仿真技术分析评价车内声学特性。建立驾驶室声-固耦合有限元模型,结合试验激励数据,进行基于模态的声学响应计算。在Matlab平台上,建立车内声品质客观心理声学参数响度的计算模型,对比预测驾驶室内场点的声压级和响度分布,结合声压级和响度结构板块贡献量分析,研究声压级和响度参量评价驾驶室结构特性的差别并识别驾驶室主要噪声源。以此为基础指导优化驾驶室结构阻尼铺设位置,综合提高车内声学品质。     

旋转锯片空气动力学噪声特性计算与分析

为分析旋转刀具在气流作用下的声学特性,基于多场耦合计算方程建立了流场-结构-声场联合仿真模型,通过弹性体与流场的动力学计算得到了结构强迫振动响应,利用边界元法将振动响应信息作为声学边界,获取了锯片的声场辐射信息,噪声预估值与实测结果吻合良好。研究了锯片旋转过程中周围流场媒介的层流、湍流特性对锯片振动的影响规律;揭示了流-固耦合作用对声场时域、频域影响作用机制;确定了锯片空载噪声辐射的方向特性;分析了锯片尺寸结构对噪声的影响规律,为低噪声锯片的设计提供了参考依据。     

基于板件贡献分析的装载机驾驶室低噪声设计

分别建立某装载机驾驶室及室内声腔有限元模型,通过单点输入多点输出(single input and multiple output,简称SIMO)法模态试验验证了声振耦合模型的准确性,测取悬置点激励进行频率响应分析及室内噪声预测。对驾驶室进行声学灵敏度分析,采用声传递向量法对驾驶室进行声学板件贡献度分析并对关键板件进行形貌优化,同时添加橡胶阻尼材料抑制壁板振动,进行二次声压虚拟预测。结果表明,声学灵敏度分析可得到多阶关键声振耦合频率,声传递向量法板件贡献度分析能准确定位产生噪声峰值的关键板件,形貌优化及添加阻尼材料的方案降噪效果显著,室内总声压级降低了4.43dB。此方案系统地为低噪声车身设计提供了技术路线,减少了传统方案的主观性和重复性,缩短了研发周期,降低了研发成本。     

车身结构修改对车内低频噪声的影响

建立白车身有限元模型,利用实验模态验证模型的正确性.声腔模型和结构模型进行耦合,计算车内测点声压,在此基础上对车室壁板厚度,车身扭转刚度及吸声材料布置形式研究,以控制车内噪声为目标,得出改善车内噪声的参考方法.     

利用阻尼材料改善驾驶室声学特性的研究

为改善某款商用车驾驶室声学特性,建立该驾驶室的声固耦合有限元模型,通过频率响应分析,得到车内的声学响应。对81 Hz处声压峰值进行声学结构模态参与因子分析和板件贡献分析。对贡献最大的板件进行自由阻尼处理。为减少阻尼材料使用量,将阻尼材料体积作为约束条件,阻尼材料单元相对密度作为设计变量,以贡献最大的结构模态所对应的模态阻尼比最大化为优化目标,基于优化准则算法用MSC.Nastran的直接矩阵提取程序(Direct matrix abstraction program,DMAP)语言编制拓扑优化程序,对阻尼材料在驾驶室上的分布进行优化。优化后阻尼材料的体积减小40%,目标模态的模态阻尼比降低5.2%。根据优化结果粘贴阻尼材料,使驾驶员右耳处声压和乘员右耳处声压在81 Hz附近分别降低11.2 dBA和10.7 dBA,其他峰值处声压变化不大。     

挖掘机驾驶室低频噪声分析与控制

以某挖掘机驾驶室为例,建立结构有限元与声学边界元模型,基于频域逆矩阵方法求解工况下的激励载荷,利用基于模态的强迫响应法求得该激励下驾驶室振动速度响应。以此速度响应为边界条件,将声学传递向量（ATV）法与边界元法相结合计算驾驶员右耳处的声压,并进行了试验验证。对峰值频率处驾驶室面板声学贡献量进行计算,确认贡献显著的板件,对相应板件进行形貌优化和添加阻尼处理,结果表明,驾驶室内声压在对应峰值位置有较明显的下降。     

重卡驾驶室的声学灵敏度分析

车身的声学灵敏度是指施加于车身的单位力在车内产生的声压,是衡量车辆NVH特性的一种很有效的指标。以某重卡驾驶室为研究对象,建立了其声固耦合系统的有限元模型,通过对驾驶室悬置点施加单位激励,绘制了人耳旁的声压响应曲线图,获得一些驾驶室的结构一声学特性。     

拖拉机驾驶室壁面吸声降噪量的理论计算

本文在对驾驶室内声场特性进行分析的基础上,提出了驾驶室壁面进行吸声降噪处理后,耳旁噪声A声级降噪量的理论计算方法。通过TY354拖拉机试验验证,理论计算值与实测值吻合良好。     

Simulation on a car interior aerodynamic noise control based on statistical energy analysis

How to simulate interior aerodynamic noise accurately is an important question of a car interior noise reduction. The unsteady aerodynamic pressure on body surfaces is proved to be the key effect factor of car interior aerodynamic noise control in high frequency on high speed. In this paper, a detail statistical energy analysis (SEA) model is built. And the vibra-acoustic power inputs are loaded on the model for the valid result of car interior noise analysis. The model is the solid foundation for further optimization on car interior noise control. After the most sensitive subsystems for the power contribution to car interior noise are pointed by SEA comprehensive analysis, the sound pressure level of car interior aerodynamic noise can be reduced by improving their sound and damping characteristics. The further vehicle testing results show that it is available to improve the interior acoustic performance by using detailed SEA model, which comprised by more than 80 subsystems, with the unsteady aerodynamic pressure calculation on body surfaces and the materials improvement of sound/damping properties. It is able to acquire more than 2 dB reduction on the central frequency in the spectrum over 800 Hz. The proposed optimization method can be looked as a reference of car interior aerodynamic noise control by the detail SEA model integrated unsteady computational fluid dynamics (CFD) and sensitivity analysis of acoustic contribution.