声学包设计与优化-综合课件

声学包设计与优化-综合ppt课件材料、设计及优化车辆声学包开发技术材料、设计及优化车辆声学包开发技术Part1声学包开发的意义Part2声学包开发的内容Part3声学材料性能测试方法Part4声学包开发CAE方法Part5应用开发实例报告内容Part1声学包开发的意义Part2声学包开发的内容Pa声学包开发的意义Part1声学包开发的意义Part1声学包开发的意义路面/底盘噪声源动力传动系噪声源Structure-borneNoiseAirborneNoise传动系统通过车身/底盘的传播路面/底盘通过车身的传播Windnoise声学包开发的意义路面/底盘噪声源动力传动系噪声源Struct声学包开发的意义路面/底盘噪声源动力传动系噪声源Structure-borneNoiseAirborneNoise传动系统通过车身/底盘的传播路面/底盘通过车身的传播Windnoise声学包解决方案声学包开发的意义路面/底盘噪声源动力传动系噪声源Struct声学包开发的意义NoisePerformanceCostWeightSpaceAbalancedSolution声学包开发的意义NoisePerformanceCostW声学包开发的内容Part2声学包开发的内容Part2整车NVH开发流指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校整车NVH开发流指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包指标设定及分解地板/车门等TL地毯传递损失中控台传递损失…发动机舱/乘客舱吸声系数舱盖吸声性能顶衬吸声性能门吸声性能…声学包设计及验证整车声学包模型FEM/CADBOM/材料参数声学包模型验证现场TL测试Idealload测试RealLoad测试声学包设计开发满足目标性能的声学包开发声学包调校及优化密封性能检测NPA分析声学包优化声学性能成本/重量/尺寸材料类型/厚度声学包对标测试材料性能对标吸声材料性能隔声材料性能子系统性能对标面板子系统座椅等子系统整车性能对标语音清晰度面板贡献量声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包对标测试材料性能对标吸声材料性能隔声材料性能子系统性能对标面板子系统座椅等子系统整车性能对标语音清晰度面板贡献量声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证吸声系数测试法向入射吸声系数无规入射吸声系数传递损失测试驻波管法试验室法阻尼材料测试Oberst方法SAE方法材料性能测试吸声系数测试材料性能测试传递损失测试标准混响室/全消声室测试混响室/混响室测试现场传递损失测试传递损失仿真（VAOne）子系统吸声量测试标准混响室ABSCabin子系统性能测试传递损失测试子系统性能测试声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包指标设定及分解地板/车门等TL地毯传递损失中控台传递损失…发动机舱/乘客舱吸声系数舱盖吸声性能顶衬吸声性能门吸声性能…声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证2023/7/31声学包指标设定与分解2023/7/31声学包指标设定与分解声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包设计及验证整车声学包模型FEM/CADBOM/材料参数声学包模型验证现场TL测试Idealload测试RealLoad测试声学包设计开发满足目标性能的声学包开发声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证整车声学包设计整车声学包设计SEA模版模型CAD/FE输入材料数据库各向同性材料：密度，弹性模量，泊松比，阻尼损耗因子各向异性材料：密度，弹性模量，泊松比，阻尼损耗因子多孔吸声材料：吸声系数/表面阻抗，孔隙率，流阻、弯曲率，温度特征长度，粘滞特征长度阻尼材料：密度，阻尼损耗因子，弹性模量，泊松比质量材料：面密度orILorTL激励谱库不同工况下各面板声激励声学包模型开发SEA模版模型声学包模型开发理想载荷及工作载荷作用下的整车测试载荷谱及车内声场响应测试子系统（如火墙、地板等）特性的测试传递损失测试整车声学包模型验证理想载荷及工作载荷作用下的整车测试整车声学包模型验证整车状态下的NPA分析，明确关键传递路径整车NPA诊断整车状态下的NPA分析，明确关键传递路径整车NPA诊断声学包设计与验证声学包设计与验证地板、火墙等板件传递损失优化密封、填充等传递损失优化部件子系统优化地板、火墙等板件传递损失优化部件子系统优化发动机舱、顶衬、后备箱等吸声性能设计部件子系统优化Absorption,Sabine/m^2Frequency(Hz)HeadlinerTrimAbsorptionNHeadliner_WithFelt_v3NHeadliner_WithFelt_v2NHeadliner_WithFelt_Baseline发动机舱、顶衬、后备箱等吸声性能设计部件子系统优化Absor声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包调校及优化密封性能检测NPA分析声学包优化声学性能成本/重量/尺寸材料类型/厚度声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证密封性检测盐雾法超声波法声学包优化NPA分析优化目标：声学性能优化约束：成本/重量/尺寸优化变量：材料类型/厚度整车声学包调校密封性检测整车声学包调校总结整车NVH开发流程中的声学包开发工作包括：对标测试：吸声、隔声、阻尼，质量、密度，空间分布、贡献量，声源级等等，关键制定合理的测试方案指标分解：CAE分析：SEA模型、材料物性参数测试、声源特性参数、NPA、制定优化方案实车调教：实车NVH测试、检漏测试、部件子系统优化等总结整车NVH开发流程中的声学包开发工作包括：声学包材料特性及测试方法

Part3声学包材料特性及测试方法

Part3声学材料分类声学材料分类28吸声材料物理特性隔声材料物理特性阻尼材料物理特性T&S

解决方案本节内容吸声材料物理特性隔声材料物理特性阻尼材料物理特性T&S解决吸声材料物理特性

吸声材料物理特性

多孔吸声材料吸声材料：具有大量的内外联通的微小孔隙和孔洞吸声机理黏滞性和内摩擦效应热传导效应吸声性能评价指标法向入射吸声系数混响室内测试吸声系数多孔吸声材料吸声材料：具有大量的内外联通的微小孔隙和孔洞混响室法：

ISO354/GBT20247/ASTMC423《声学混响室吸声测量》，测量结果为无规入射吸声系数驻波管法：ISO10532/ASTME-1050/ASTMC384，测量结果为法相入射吸声系数吸声系数测试方法和标准混响室法：ISO354/GBT20247/ASTMCISO354/ASTMC423要求样本太大，由SAE声学材料委员会主持研究标准的小样本混响室测试相当于ISO354/ASTMC423混响室体积的1/10（甚至更小），每个混响箱须利用标准混响室进行标定利用脉冲响应法及施罗德原理α

混响箱ISO354/ASTMC423要求样本太大，由SA声学材料性能本构方程Johnson-Champoux-Allard开发5参数方程airflowresistivityσ,openporosityφ,tortuosityα∞viscouscharacteristiclengthΛ,thermalcharacteristiclengthΛ′预测方法声学材料性能本构方程预测方法Flowresistivity：流阻，气流流过结构的阻力，定义为其中Δp为气流流过材料的压力损失Vairflow为气体流量，d为材料厚度测试标准：EN29053std(ISOEuropeanstd)几何物理参数Flowresistivity：流阻，气流流过结构的阻力，OpenPorosity：开孔孔隙率，材料内部流体体积与材料总体积的比值定义：闭孔孔隙率为零几何物理参数OpenPorosity：开孔孔隙率，材料内部流体体积与材开孔孔隙率测试（NoStd）利用理想气体恒温压缩（玻意耳定律）几何物理参数测试开孔孔隙率测试（NoStd）几何物理参数测试Tortuosity：弯曲率，无量纲量，描述流体流过材料路径的弯曲程度定义：其中，v为流体流速，V为均一体积测试方法（NoStd）：电学方法几何物理参数Tortuosity：弯曲率，无量纲量，描述流体流过材料路径Viscouscharacteristiclengths：粘滞特征长度描述材料及内部流体相互作用的粘性力，定义：Thermalcharacteristiclengths：温度特征长度描述材料及内部流体之间的温度交换，定义：其中，v为流体流速，V为内部流体体积，S为内部孔隙与材料间的接触面积几何物理参数ViscouscharacteristiclengthsInversemethod：遗传算法，最小价值函数解几何物理参数测试Inversemethod：遗传算法，最小价值函数解几何物analyticalinversionmethod几何参数测试analyticalinversionmethod几何参几何物理参数测试几何物理参数测试材料拓扑分类RigidFrame：结构远远强于内部气体，如聚合物纤维、穿孔板等Limp：材料密度与内部气体密度相当，结构非自支撑，多是纤维类Elasticframe：结构与内部流体相互作用，如岩棉多孔吸声材料分类聚合物纤维：RigidFrame软玻璃纤维：Limp岩棉：Elasticframe材料拓扑分类多孔吸声材料分类聚合物纤维：RigidFramPoros-Elastic：需要知道力学参数杨氏模量（体积模量）泊松比内损耗因子力学性能参数Poros-Elastic：需要知道力学参数力学性能参数准静态测试方法(NoStd)机械阻抗和侧向变形力学性能测试准静态测试方法(NoStd)力学性能测试准静态方法有限元静力学仿真：任意确定一个弹性模量和损耗因子，选择不同的泊松比计算，可以获得T随泊松比变化的函数利用试验测试获得的T和仿真的结果可以得到材料的泊松比力学性能测试准静态方法力学性能测试准静态方法有限元静力学仿真：确定泊松比，变化不同的弹性模量可以获得压缩刚度K随杨氏模量变化的函数利用试验测试的K和仿真的结果可以得到材料的杨氏模量力学性能测试准静态方法力学性能测试隔声材料物理特性

隔声材料物理特性

声障：隔断噪声从一个空间向其临近空间的传播反射能力强，吸声性能差材料密实，透射声能小STL：传递损失隔声材料（声障）声障：隔断噪声从一个空间向其临近空间的传播隔声材料（声障）隔声原理：质量定律其中f为频率，w为面密度双墙结构：同质量的双层墙比单层墙隔声量大5-10dB柔性材料：防止材料与结构共振非开孔材料大质量隔声材料（声障）隔声原理：质量定律隔声材料（声障）典型声障材料Thermoplasticbarrierswithfillers(highmasspersurfacearea)BarrierswithfiberorfoamdecouplersFiber/mastic/fiberconstructionsLightweightimperviousmembranes障板产品：地板系统、火墙绝缘板、密封材料隔声材料（声障）典型声障材料隔声材料（声障）各种STL测试方法SAEJ1400空气声隔声性能的试验室测试方法ASTME90/ISO140空气声隔声性能的标准试验室测试方法ISO15186-1声强测试法各种STL测试方法SAEJ1400SAEJ1400STL测试要求：混响室-半消声室参考样本（均匀柔性面板）随机噪声测量声源及半消声室内SPL测试样本随机噪声测量声源及半消声室内SPLSAEJ1400STL测试要求：混响室-半消声室ISO140/ASTME90STL测试要求：混响-混响测试

AudioAmpllifierInternallightabsorptionWallswithTLof30dBat100HzMicrophonessystemSteelplateandsamplepositionISO140/ASTME90STL测试要求：AudioASTL测试要求：混响-全消ISO15186声强法STL测试要求：混响-全消ISO15186声强法阻尼材料物理特性

阻尼材料物理特性

通常为聚合物材料，用于面板表面降低/耗散振动耗散过程将机械能转化为热能常见阻尼产品：AsphaltMeltSheetsFoilConstrainedLayerDampersSpray–On(Epoxy,Waterbased)ExpandablePatchConstrainedLayer(PCL)LaminatedSteelSheet阻尼材料通常为聚合物材料，用于面板表面降低/耗散振动阻尼材料阻尼材料应用效果阻尼材料阻尼材料应用效果阻尼材料应用FloorDashpanelRoofDoorsBrakes阻尼材料应用阻尼材料SAEJ671利用基础板自由振动衰减率测试复合材料振动阻尼SAEJ1637利用支撑钢梁测试复合材料振动阻尼的试验室方法ASTME756测试材料振动阻尼的方法阻尼损耗因子测试标准SAEJ671阻尼损耗因子测试标准60通过振动衰减率测试阻尼的方法可以测试材料的各种应用对阻尼的影响可以获得特定频率和随温度变化的阻尼不能测试复模量信息测试要求基础板件尺寸：500x500x6mm共振频率145to165Hz，常温下自由振动衰减率不超过3dBSAEJ671测试方法通过振动衰减率测试阻尼的方法SAEJ671测试方法2023/7/31SAEJ6712023/7/31SAEJ671可以在特定的频率和温度下激励阻尼杆确定共振频率，并通过半功率带宽方法计算阻尼损耗因子对其它振动激励和温度下的η进行重复测量SAEJ1637用于测试复合的损耗因子，ASTME756用于测试独立的材料OberstBar-SAEJ1637/ASTME-756可以在特定的频率和温度下激励阻尼杆OberstBar-SAT&S解决方案T&S解决方案CharacteristicsMaterialtypePARAMETERSTANDARDMETHODOLOGYMassLayerFoamFiberAlphaSabineISO354andASTMstdISOstdReverberantroomca200m^3No

Yes

Yes

AlternativeABS-CABmethodNo

YesseeABS-CABcabineYesseeABS-CABcabineTransmissionLossISO140/xorASTMequivalentISO140/xstd:2reverberantroomsfacetofaceYes

Yes

Yes

EquivalenttoISOstandardaboveAlternative:ReverberantroominthegroundandAnechoicchamberontopYes

YesseeTLorILYesseeTLorILNostandardAlternative:2boxontopeachother-Fiat-PeugeotmethodYes

YesseeTLsmallYesseeTLsmallInsertionlossNostandardSameasTLabovewith"unknownmateriallayer"laynigontopoffixedmetalplateYes

YesseeTLorILYesseeTLorILBulkModulusNostandardMechanicalstifnessmeasurementand3-dmodelingNo

YesseeBulkModulusYesseeBulkModulusDampinglossFactorOberstmethodDIN/ISOstd

Yes

YesseeOberstYesseeOberstSAEmethodstd

Yes

Young'smodulusOberstmethodDIN/ISOstd

Yes

YesseeOberstYesseeOberstPoissonRatioNostandardLaserbeamstaticexperiment

Yes

Yes

AiflowResistivityEN29053std(ISOEuropeanstd)ForcedairthroughsampleNo

YesseeFlowResistanceYesseeFlowResistancePorosityNostandard

No

Yes

Yes

TurtuosityNostandardElectricalmethodNo

YesseeTortuosityYesseeTortuosityAbsorption+ImpedanceISOandASTMstandardsKundtTubemethodTransferFunctionNo

YesseeKundtYesseeKundtNostandardKuntImpulseResponseNo

YesseeKundtYesseeKundtPlanewaveTransmissionLossNostandardsDoubleKundttubeYes

YesseeKundtYesseeKundtNostandardsDoubleKundttubeImpulseResponsemethodYes

YesseeKundtYesseeKundtImpedanceandphysicalmodelNostandardNewKundttubeversion

Yes

Yes

Solutions汇总CharacteristicsMaterialtypePAKundttube：阻抗管系统SCS9020B系列驻波管吸声系数复反射系数复表面阻抗传递损失复质量密度复体积模量Kundttube：阻抗管系统SCS9020B系列驻波ISOstandard10534-2itisnotverygoodactuallyandwedonotrecommendtofollowitintotal.OurrecommendationitistousethepositionsM1andM2orM2andMIIwhicharetheoriginalpositionsintheearlierISOandarealsothebestoneinourexperience.Mic.PositionsRandMIhavebeenintroducedduetothelatestrevisionofISO10534-2whichrequiresahigherMicrophonesdistanceforlowfrequencies.However,ifyouwanttousepositionR,youshallmovethesampleabout15cmawaytoassureaminimumdistancebetweentheMic.Randthesample.Youjusthavetomovebackwardthepiston,itisverysimple.RM2M1MIIMIKundttube：吸声系数测试配置ISOstandard10534-2itisnotMicrophonespositions12Microphonespositions34SampleSoundSource1or2Loads(anechoicterminations)unu*nTL测试没有相关的ISO或者ASTM标准3microphonesmethodor“single”loadTLModulusonly4microphonesmethodor“two-loads”TLModulus,f,ZcKundttube：吸声系数测试配置MicrophonespositionsMicrophonFromISO10534itcanbeseenthatSoundabsorptioncoefficientofthematerialcanbedeterminedusingStandardizedKundtapparatuswith2methods:SWT“standingwaveratio”andTF“transferfunctionmethod”WhiletheSWTintrinsicallygetto

singleFrequencyvalues,steadystatesinusoidalexcitation,theTFisbasedonFFTandFRFsoitgettoexpressedinafullspectrumAproblem:howtoderive1/3or1/1octavevaluesfromTFmethod?Commonsensesays:takethe

valuesattheFrequenciescorrespondingto1/3octavebandsnominalvalue!Newmethodologybasedonthemeasurementofthereverberationtimeinthetube.ItcanbeconsideredakindofhybridamongISO10534butitismorepreciseandenergeticallycorrect.ThesoundsignalisanexponentialsinesweepofwhichitismeasuredtheImpulseResponseFunctionIRF.ByconvolutingtheIFRwith1/3octavesIIRweobtainthefroma“whole”1/3octavebandsandnotjustfromasingleFrequencyline!SineSweepIRFKundtdevicewithadd.onelementsforT60KundtTubeextendedmetodologies(T60)FromISO10534itcanbeseenEverythingiscompatiblewith«

standard

»KundtdeviceCircleditemsareadd-onforT60SquareditemsarestandardSampleIISampleILoudspeakerOnly1micorphoneisnecessaryImpulseResponse(fromT60measurment)AnewmethodforthemeasurementofsingleandcoupledabsorptioncoefficientsItisbasedonthereverberationtimeintheKundttubeThemethodproduces1/3octavebandsoundabsorptionvaluesandcomplieswithISO-ASTMresultsbutresolvesambiguitiesintheconversionofFFTvaluesinto1/3octavevalues.ThesoundenergyisinjectedatsideandmovesinbothdirectionsandbuildupthestandingwavesAftereachimpactoftheplanewaveswiththesamplesattheendstheintensityofthewavesisreducedyeldingtotheconceptofReverberationTimeReverberationtime(T60)isobtainedfromthemeasurementoftheimpulseresponseusingamethodologyknownas“exponentialsinesweep”:SquaredImpulseResponseandSchroederback-integrationtoevaluatethereverberationtimeinthetubewithanexceptionalS/Nratio.Comparisonofresultsfor0usingISO-ASTMmethod(TF)andtheImpulseResponse(TF)forT60evaluationTransmissionLossmeasurementsinatubecanalsobeperformed.Theexcitationsignalisasinesweepandtheimpulseresponseofeachmicrophonepositionisdetermined.Themaximapeaksshiftofthemeasurementsgivesthedistancex1tox4andtheamplitudecoefficientoftheComplexPressurefunctionaredeterminedandusedtoestimatedthecoefficientofTransferFunctionMatrix

KundtTubeextendedmetodologies(T60)EverythingiscompatiblewithABSCabine:混响箱系统SCS9031ABSCabine样本尺寸1m*1.2m频率范围：500–8000Hz1/1Octave

315‐8000Hz1/3Octave空间5个测试点，内部配置自动旋转定位装置；墙壁由多层复合结构制成，隔声量优于20dB(100Hz)；专业后处理软件：基于施罗德原理，WindowsXPABSCabine:混响箱系统SCS9031ABSSCS9023流阻测试（EN29053）电子速度控制器标定杯可调样品夹具可替换凸轮直径100mm管体，包括活塞和齿轮传动电机1/2“麦克风及附件专业后处理软件FlowResistivity：流阻测试系统SCS9023流阻测试（EN29053）FlowResiSCS9028开孔孔隙率测试适用于开孔性材料测试，如

纤维、毛毡、泡沫等高精度驱动控制，微米级空腔压力差为0.3-1mmHg之间测试精度优于1%Porosity：开孔率测试系统SCS9028开孔孔隙率测试Porosity：开孔率测试SCS9025弯曲率测试系统（NoStd）圆柱形水箱、测量箱试样夹具、电极、管路及连接件桌面型宽频带功率推动器，带有高、低通滤波器专业测量分析软件包Turtuosity：弯曲率测试系统SCS9025弯曲率测试系统（NoStd）TurtuoPAM-RCRoKCell

softwaredetermineparametersrelatedtovisco-inertialandthermaldissipationinsideaporousmaterialfollowingJCAL(JohnsonChampouxAllardLafarge)model.Itallowsforthedeterminationof5parameters:thestaticairflowresistivity,thehighfrequencylimitofthedynamictortuosity,theviscousandthermalcharacteristiclengthsthestaticthermalpermeability.Itis“unique”for2reasons:theimplementedmethodconsistsinananalyticalinversionofallnon-directlymeasurableparameters:itdoesnotrelyonanycurvefitting;methoddescribedbyPanneton&Olnyintheir2006and2008publications.Itallowsthedeterminationofthestaticthermalpermeability:aparameterintroducedbyLafargeetal.toimprovethedescriptionofthethermaldissipationinsideporousmedia.

PAM-RCSoftwarePAM-RCRoKCell

softwaredetermPAM-RCRoKCell

softwareRoKCellmainpanel:INtheexampleitshowsNormalincidenceabsorptioncoefficientmeasuredvs.estimatedresultscharacterizationwindowsforvisco-inertial(tortuosity,viscouscharacteristiclength)–mainparameteriscomplexmassdensity.Characterizationwindowsforthermalparameters(thermalcharacteristiclength,staticthermalpermeability)–mainparameterisBulkmodulusPAM-RCSoftwarePAM-RCRoKCell

softwarePAM-RCPAM-RCRoKCell

software-Howitworks?Assimpleas1,2and3Preliminary:GetKundttubedata:Compleximpedance,TL,complexmassdensityandBulkmodulusGetOpenporosityortryafirstguess(0.8to0.9)Step1Adjustcursorsinthecharacterizationwindowsforvisco-inertial(tortuosity,viscouscharacteristiclength)–mainparameteriscomplexmassdensity–inthelowfrequencyrangeuntilobtainingagoodcorrespondancebetweenexperimentaldataandtheoreticalonesStep2AdjustcursorsintheCharacterizationwindowsforthermalparameters(thermalcharacteristiclength,staticthermalpermeability)–mainparameterisBulkmodulus-inthemidfrequencyrangeuntilobtainingagoodcorrespondancebetweenexperimentaldataandtheoreticalonesStep3GotoPAM-RCRoKCellmainpanel(Normalincidenceabsorptioncoefficient,TL,orImpedance)andadjustporositytoobtainthebestcorrespondancebetweenmeasuredvs.estimatedresultsValidationResultscheck:Run“Auto”modetoestimatethewholesetofparametersandcheckifthepreviousanalyticalresultsareconfirmed.StandardphysicalmodelisJCALwith6parametersAlternativelyitalsoworksbasedonDelanyandBazleymodelwithFlowresistivityassingleparameterAllexperimentaldata,estimateddataandotherinformationarestoredin“txt”readablefiles.PAM-RCSoftwarePAM-RCRoKCell

software-HowSCS9026弹性测试测试系统动态杨氏模量，动刚度，阻尼损耗因子等钢&铝制机械结构步进式正弦信号发生器及闭环控制器静态杨氏模量及泊松比测试选项包含加载机构压缩材料，通过两组多束激光测量侧向变形，分辨率达到10micron真空测试环境选项真空环境舱及真空泵，环境可达到100mBASeismictable桌面Mechanicalstifness：弹性参数测试系统SCS9026弹性测试测试系统Mechanicalst隔声测试解决方案非标准产品可根据客户要求提供符合各种标准要求的大、中、小型隔声测试方案隔声测试解决方案非标准产品SCS9022SAE阻尼测试方案测试基础钢板600x600m–5mm厚承载板及弹性支撑装置等ICP型力锤，0to445N,11.2mV/N加速度传感器，ICP型，灵敏度7mV/g专业后处理软件SAEJ671阻尼测试系统SCS9022SAE阻尼测试方案SAEJ671阻尼OberstBar阻尼测试系统SCS9021Oberst测试系统测试专用台架、可调整夹具及机械臂电磁激振器及电源适配器等高温、非接触感应式位移传感器位移传感器信号输入调理，BNC输出参考钢杆300x10mm–1mm厚专业后处理软件OberstBar阻尼测试系统SCS9021Ober声学包开发CAE仿真Part5声学包开发CAE仿真Part52023/7/31材料预测模型2023/7/31材料预测模型任意截面形状圆柱孔内空气的有效密度和有效模量其中材料预测模型-介观力学任意截面形状圆柱孔内空气的有效密度和有效模量材料预测模型-介刚性框架材料内的声传播从几何框架出发模拟多孔材料的等效密度和模量难度很大，因此多数建模采用了phenomenological理论（homogenizationtheory），其中JohnsonandChampouxandAllard的工作得到了广泛认可很明显，有效密度和有效模量取决于材料的5个几何参数airflowresistivityσ,openporosityφ,tortuosityα∞viscouscharacteristiclengthΛ,thermalcharacteristiclengthΛ′材料预测模型-均质理论刚性框架材料内的声传播材料预测模型-均质理论表面阻抗及传播常数DelanyandBazley模型适合玻璃棉和较软的岩棉材料预测模型-半经验公式表面阻抗及传播常数材料预测模型-半经验公式针对多孔弹性材料，并假设材料为均质和各向同性材料预测模型-Biot原理针对多孔弹性材料，并假设材料为均质和各向同性材料预测模型-BStatisticalEnergyAnalysisTypicalapplicationsAssemblies–doors,cockpits,etc.Systemsandsubsub-systemsCompletevehicles–interior&exteriorTypicalfrequencyrange–500to10kHzAdvantagesGeometricdetailnotcriticalAccuratetohigherfrequenciesSolutiontimesrelativelyshort(min.)ModeratecomputingpowerneedsDisadvantagesRequiresstructuralstructural-acousticexpertiseValidationtestingcanbecomplicatedcomplicatedStatisticalEnergyAnalysisTypHybridFEM/SEAMethodTypicalapplicationsCompletevehiclemodelsComponentsTypicalfrequencyrange–10to10kHzAdvantagesNearlyfullfrequencyrangeDisadvantagesEmergingtechnology–NotmuchexperienceyetwiththistechnologyHybridFEM/SEAMethodTypical90VehicleAirborneexitation

HowcanwepredictdiffractionofsourcearoundvehicleinordertodefineexteriorSPLforSEAmodel?AirborneSEAmodelsourceOption#1:Usetestdata timeconsuming,nonpredictiveOption#2:Usesemi-empiricalmethods notaccurateOption#3:Usesimulation objectiveofthisstudy90VehicleAirborneexitationH91<pressure>/SubsystemPressuredistributionatspecificfrequencySpace/frequencyaveragedpressureresponsein1/3rdoctavebandCPUtimeAccuracyFMMsolutionoutputSEAmodelinputEvaluationofresultsVehicleAirborneexcitation91<pressure>/SubsystemPressu声学包设计与优化-综合ppt课件声学包设计与优化-综合ppt课件声学包设计与优化-综合ppt课件95FEM+PEM如何在整车有限元模型中模拟装饰效果（0-400Hz）？?方法#1:-在白车身结构有限元基础上采用等效质量/弹簧模拟装饰，并对有限元声腔进行等效方法#2:-采用完全BIOT方程描述多孔弹性材料，模拟结构、装饰和流体完全耦合的响应模型可以正确描述物理现象及响应95FEM+PEM如何在整车有限元模型中模拟装饰效果（0-4PEM描述内装饰、耦合效果并且计算耦合响应FEM+PEMPEM描述内装饰、耦合效果并且计算耦合响应FEM+PEMPAM-P

AlphaCell

isasoftwarebasedontheTranferMatrixMethod(TMM/FTMM)

Itpredictsthesoundabsorptionorsoundtransmissionperformancesofmateriallayers.Theselayerscandescribeporousmedia,solidmaterialsorfluids(air).Usercanapplysimpleandadvancedmodels:DelanyBazley

(1parameter),JACJohnsonChampouxAllard

(5parameters),

JACLJohnsonChampouxAllardPrideLafarge(8parameters),

OlnyBoutindoubleprosoitymodel,micro-perforatedfacingswithcircular,rectangularorslit-likeperforations,Biotmodel(isotropicskeleton,4parameters)whichcanbeappliedtoallpreviousacousticmodelstoincludetheelasticeffectsoftheporousframe.AlphaCellfeatures:anintuitiveinterface,adatabaseofmaterials(fromexperimentsorfromPAM-RCestimation),aprojectmanagementforsimulations,acustomizablePDFreportgenerationofthesimulations,adataexport/importforcomparisons...PAM-Psoftware：多层声学包设计优化PAM-PAlphaCell

isasoftwareLayernameModelParameters1Foam4AA09Fig11.11Acoustic:JCA

Elastic:Elastic(isotropic)

DoublePorosity:Nonethickness:16.0(mm)

ó=65000.0(N.s.m-4)

ϕ=0.99

á_infinity=1.98

Ë=3.7E-5(m)

Ë'=1.2E-4(m)

ñ=16.0(kg.m-3)

E=46800.0(Pa)

ç=0.1

í=0.32Foam3AA09Fig11.11

Acoustic:JCA