SEA在汽车声学包降本设计中的应用

SEA在汽车声学包降本设计中的应用葛锋上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240李勇顾彦上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804【摘要】主要根据统计能量方法，建立某款轿车的SEA模型，对其室内噪声进行了预测；对整车的声学包进行降本优化设计，在保证整车NVH性能的同时，降低声学包的成本和重量。最后，根据优化结果，以实车进行测试。测试结果显示，安装降本后的声学包，整车NVH性能和之前相比仍在同一水平。实用表明，利用SEA方法可快速对声学包进行优化设计，避免传统内饰开发的繁复工作。【ABSTRACT】THESEAMODELOFACARISESTABLISHEDTOPREDICTITSNOISEACCORDINGTOSTATISTICALENERGYMETHODTHENTHECOSTANDWEIGHTOFSOUNDPACKAGEISREDUCEDWHILEENSURINGTHENVHPERFORMANCEFINALLY，REALVEHICLEISTESTEDACCORDINGTOTHEOPTIMIZATIONRESULTTHETESTRESULTSHOWSTHENVHPERFORMANCEISSAMEWITHBEFOREWHENTHECOSTREDUCTIONSOUNDPACKAGEISINSTALLEDITISINDICATEDTHATTHESEAMETHODCANDEVELOPSOUNDPACKAGEVERYFAST，THEREBYACONSIDERABLEAMOUNTOFTIMEANDEFFORTCANBESAVED【关键词】噪声汽车能量法DOI103969JISSN10074554201207120引言近些年来随着汽车消费市场的需求越来越高和车辆设计技术的发展，汽车的振动噪声NVH研究已受到普遍重视。同时随着汽车市场竞争进一步加剧，降低车辆生产成本已成为各汽车厂家共同关注的问题。在设计初期阶段，应用统计能量分析SEA模型预测车内高频噪声，改进车厢声学设计，从而满足车辆设计的噪声性能目标，对于缩短汽车开发周期和降低开发成本具有重要意义本文以轿车为对象研究其车内噪声，建立了统计能量分析模型，对其子系统的传递特性进行了分析，在此基础上提出声学包降本优化方案。收稿日期20120330上海汽车2012071统计能量分析理论统计能量分析是模型化分析方法，它运用能量流关系式对复合的、谐振的组装结构进行动力特性、振动响应级及声辐射的理论评估，是一种在时间和空间上的统计特性，这些能量流关系式在组成组装结构的各种耦合的子系统如板、壳等之间具有一个简单的热类比。它基于这样一个基本事实，即在确定条件下，受随机激励的两个耦合系统间的振动能量流动率正比于两系统间平均模态能量的差。图1为两个子系统的耦合功率流关系，功率流平衡方程为P1E177LEL叼12一E27721145P2E2772E22LEL叼122式中，叼为阻尼损耗因子；叼为耦合阻尼损耗因子。用矩阵表示为响有限，因而，在高于400HZ的频段内运用SEA分析空气传播噪声是有效的。叩L_32整车A分析流程图1两个耦合子系统统计能量分析方法在高频区具有特别的吸引力，是一种处理高频率范围内复杂结构或声学系统的结构噪声问题行之有效的方法。个子系统的统计能量分析基本关系式为LEP4式中，P为输入功率矩阵；为包含阻尼和耦合损耗因子的矩阵；E为子系统能量矩阵。把4式展开有K叩叩UL一11K一Z7磊ZE1N1N2ENP1P2_5式中，E，P，分别为第个子系统的平均能量、平均输入功率、模态密度以及能量损耗系数；NIJ为第I个子系统和第个子系统之间的能量传递损耗系数。由上述方程可解出所需的各子系统的平衡能量水平。根据以上理论，可以运用SEA预测某些特定频段车内空间的平均声压级。实际上，车厢内的声学材料及内饰件对低于400HZ的噪声产生的影46考虑到汽车整车开发流程的需要和工程分析的特殊性，一般SEA分析主要包括如下步骤首先建立整车SEA模型，然后在该模型基础上输入模型所需要的参数和载荷，最后进行整车工况分析。21建立整车SEA分析模型目前应用广泛的SEA商业软件是VAONE。以该软件为例建立整车SEA模型的流程如图2所示。首先选择整车SEA模版模型，然后在该模型基础上进行几何修改以与实际车型相匹配，完成整车模型。图2整车SEA建立流程图22子系统传递损失的计算统计能量分析中的子系统是可储存能量的子系统。通常根据模态相似的准则即相同的阻尼、相同的模态能量和相同的耦合损耗因子等进行子系统划分。实际中对于复杂结构耦合系统，一般按自然边界条件、动力学边界条件、材料介质特性以及上述的原则建立子系统模型。因此，车身外壳根据基本机构进行子系统划分。图3为车门子系统的SEA模型。声音传递损失就是声波在通过某一物体时所损失的能量，也就是该物体的隔音性能，表示如下STL101OGLOIDBJ一I上海汽车2012076R叫L义。据此提出保持当前地毯隔音垫设计方案，降本研究主要针对前围和中央通道隔音垫。32降本设计方案分析针对EVA发泡这种设计成本高、重量重的缺点，提出用硬质棉软质棉的方案来代替EVA发泡的设计。此设计成本低、重量轻而且硬质棉的吸音效果要好于EVA，其设计重点就是要保持和原始方案相仿的隔声量。据此，针对前围进行传递损失分析，如图7所示。结果显示降本方案在低频段的TL比原始方案略高，但是在中频段比原始方案略低。00V、0000000000000000NH00N00IN00000000寸2。T“Q导寓8赛宕频率HZ图7前围传递损失分析结果将前围降本设计方案替换到整车SEA模型中重新计算路噪，两种方案下车内噪声级的差别如图8所示。结果显示两个方案路噪在同一水平。垦幔图8路噪分析结果33降本设计方案实验验证基于降本方案，制作声学包样件，替换掉样车原始设计方案。对比更换声学包前后路噪实验结果，如图9所示。通过图9可知，更换声学包前后的路噪基本在同一水平，充分证明了声学包降本方案的可行48电板性。4结语图9路噪实验结果本文简要介绍了SEA基本理论，在此基础上应用VAONE建立了整车SEA分析模型，最后以某实际车型路噪为例介绍了SEA在汽车声学包降本中的应用。本文中的实例分析表明，SEA分析方法在汽车高频噪声分析中具有很好的适用性和准确性。参考文献1王震坡，何洪文统计能量方法用于汽车振动噪声的分析研究【J汽车科技，200