轿车混合FE-SEA建模与车内中频噪声分析方法研究

In order to solve the low prediction precision control problems of automotive interior middle frequency noise, the coupling mechanism of complicated finite element structure and SEA subsystem will be proposed based on the hybrid FE-SEA theory. Meanwhile, the precise determining method of coupling loss factors between finite element structure and SEA subsystem will be built. We will reveal the influence laws of the finite element structure, the form and position of structure damping, SEA parameters, the coupling loss factors of between finite element structure and SEA subsystem, the parameters of the sound package material, and the seal and leakage of the complicated subsystem. Moreover, we the hybrid FE-SEA modeling method of automobile will be deeply studied. Some measures of improving analysis precision of automotive interior middle frequency noise will be presented. A high precision hybrid FE-SEA model will be created in this project. The automotive interior middle frequency noise will be predicted, and the prediction error will less than 2.0 dB(A). Then, the transmission characteristics of the automotive interior noise will be analyzed. A database of acoustic material performance will be developed. The automotive interior noise will be optimized by using multi-objective optimization method. Finally, the automotive interior noise control will be realized. The theoretical basis and technical reserves will be presented for improving automotive interior acoustic environment and promoting domestic automotive noise and vibration design level.

本项目针对目前轿车车内中频噪声预测精度不高和控制方面的难题，提出以混合FE-SEA分析理论为基础，研究复杂车身结构混合FE-SEA分析中有限元结构体与SEA子系统间相互耦合的机理，建立车身有限元结构与SEA子系统间耦合损耗因子的精确确定方法，揭示混合FE-SEA模型中有限元结构、阻尼形式及位置、SEA参数、FE结构与SEA子系统间的耦合损耗因子、声学包装材料参数、复杂结构子系统的泄露与密封等因素对车内中频噪声的影响规律。研究轿车混合FE-SEA建模与分析方法，提出改进轿车车内中频噪声分析精度的措施，构建高精度的轿车混合FE-SEA模型，并对车内中频噪声进行预测，使预测误差在2.0dB(A)以内。研究车内中频噪声的传递特性，建立声学包装材料性能数据库，通过多目标优化方法对车内声学包装进行优化，进而实现对车内中频噪声的控制。为提升我国汽车振动噪声设计水平提供理论依据和技术储备。

汽车中频噪声是汽车噪声的重要组成部分，也是汽车振动噪声分析领域的一个难点，本项目着重研究轿车车内中频噪声的预测、影响因素与控制。在统计能量分析的基本假设和子系统划分原则的基础上，提出了混合FE-SEA模型建立的基本方法及子系统的简化原则，建立了轿车混合FE-SEA模型。通过试验及理论方法确定了混合FE-SEA模型的基本参数，如模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子。同样通过试验及理论方法精确确定了轿车混合FE-SEA模型的动力总成悬置激励、发动机舱声辐射激励、路面不平度通过悬架对车身的激励、车外风激励。通过参数化及施加激励后的混合FE-SEA模型对车内中频噪声进行了预测与分析，分析结果表明，车内噪声预测精度较高，预测误差在2.0dB(A)以内。分析了结构子系统对混合FE-SEA模型精度的影响，确定了有限元子系统和统计能量分析子系统对车内中频噪声的影响，得出了结构子系统对模型计算精度影响较大的结论。分析了车外声腔包络层对车内噪声分析精度的影响，声腔包络层对车内中频噪声的影响较小。同时，分析了结构子系统的内损耗因子和线连接耦合损耗因子对车内中频噪声的影响，结构内损耗因子对模型计算精度的影响在400Hz以下较大，线连接耦合损耗因子对模型计算精度的影响较小。通过传递路径分析确定了车内中频噪声的主要传递路径。建立了简单和复杂耦合系统的泄露和密封模型，采用橡胶连接近似模拟车门等结构的密封，得出了密封系统对车内中频噪声影响较大的结论。采用阻抗管法测量了典型声学包装材料的吸声系数与隔声量，建立了车用声学包装材料数据库系统，通过改变车内声学包装，优化了车内声学包装，并同时对车内中频噪声进行控制，车内中频噪声控制结果表明，通过优化声学包装车内中频噪声降低了0.61dB(A)。项目的研究成果为进一步改善车内声学环境、提升我国汽车振动噪声设计水平提供技术储备，促进相关核心技术的掌握具有重要的意义。