面向车内结构噪声自适应控制的双基体声子晶体带隙调控研究

The rise of clean energy vehicle has brought challenge issues to the vehicle interior noise. The noise is typically distributed at mid-low frequency domain with the features such as wide-band, multi-harmonic and strong time-dependency. Phononic crystal (PC) has become a research hotspot with potential due to its devisable band-gap and structural adaptivity. The structural vibration of targeted frequency domain can be effectively controlled by investigating the transfer behavior of elastic wave, revealing the bandgap characteristics of duo-base PC and proposing its design and optical method of the vehicle application. The research of the project is of the great importance in both theoretical and engineering practice..The bandgap could be dynamically manipulated by employing intelligent material. The adaptive control strategy should be proposed to control the time-varying vehicle noise and enlarge the control domain of vehicle internal noise. The proposed research has been rarely reported and would be of great value in both academic and engineering fields.

随着新能源汽车兴起，汽车车内噪声呈现出中低频分布广、多频带、时变性强的特点，因此中低频结构噪声的抑制成为车内降噪的难题。声子晶体结构因其可设计的宽频带带隙特性和结构适用性成为此类结构减振中颇具前景的研究热点。研究弹性波在车身结构中的传递特性，探讨双基体声子晶体在车身实际结构中的带隙特性和衰减分布规律，提出车身结构上声子晶体带隙设计的方法和梯度分布的优化方案，可以实现实际结构中目标频段的振动控制。具有重要的理论意义和创新性。.通过智能材料实现声子晶体结构的带隙展宽调控，并根据时变工况下结构噪声特点提出带隙的自适应控制策略，可以实现车内噪声更宽范围的自适应控制。目前尚未有相关学者或机构做过此类研究，因此开展本项目具有重要的学术和工程应用价值。

随着汽车技术不断进步和汽车行业飞速发展，作为汽车NVH性能的主要评价指标之一，车内噪声越来越受到消费者和生产商的关注。针对车内结构噪声在不同工况下呈现出中低频衰减难、多频带、激励源丰富的特征，本课题设计了具有宽频段、多频段禁带特性的声子晶体结构，主要完成了以下五个方面的工作：(1) 开展了考虑车身约束条件的双基体声子晶体板带隙特性研究及机理分析，完成了双基体声子晶体的带隙计算理论推导和有限元仿真分析，并分析了能带结构中散射体能量传递和分布的规律，完成了弹性波在车身结构中的主要传递路径和传递规律研究。(2) 开展了双基体声子晶体带隙分布规律研究，提出了带隙调制方法，进行了声子晶体样件振动响应试验验证，完成了面向车用工况需求的局域共振声子晶体设计与布置方案研究。(3) 基于压电智能材料开展了声子晶体结构建模和带隙展宽方法研究，研究了压电声子晶体带隙的调控方法和振动传递特性，建立了压电智能材料的声子晶体结构的带隙控制模型。(4) 开展了不同车用工况下压电声子晶体带隙自适应调节控制策略研究，通过设计压电堆声子晶体板设计实现车内声场宽频带降噪；(5) 面向燃料电池汽车空气辅助系统空气压缩机噪声控制完成了声子晶体管路带隙机理和带隙特性的研究，为实现更好的噪声衰减性能对结构进行了优化设计。通过研究声子晶体中弹性波带隙的计算理论和形成机理，探讨振动与噪声的衰减特性及调控方法，设计面向车内噪声控制的智能声子晶体，本项目为结构减振应用和噪声控制提供了理论依据和方法支撑，具有重要的应用价值。