【《汽车声腔模态分析案例》1500字】

汽车声腔模态分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u4212汽车声腔模态分析案例 1272831.1声腔模态理论 1125011.2声腔建模方法 1299811.3声腔模态分析 3256761.4本章小结及非技术因素分析 51.1声腔模态理论声腔模态的计算是基于经典的声学理论。在无阻尼、无外在载荷情况下流场内波动方程的有限元矩阵形式如式（3-1）所示。（3-1）式中：为流体等效质量矩阵；为流体等效刚度矩阵；为单元节点压力。方程（3-1）求解过程与结构模态的振动方程一致，所以通过方程（3--1）可得声腔波动的特征方程如（3-2）所示，通过方程（3-2）即可计算得到声腔模态的频率。（3-2）1.2声腔建模方法与整车的结构有限元建模一样，轿车的声学空腔建模对声学空腔有限元分析的结果有很大影响。声学空腔模型的形状和体积直接影响到空腔模态和结构声学耦合问题的计算。声学空腔的建模方法有：（1）根据车身几何模型获得声学空腔的形状，通过网格处理获得声学空腔的有限元模型；（2）在车身有限元模型的基础上，通过对车身结构有限元模型和该方法获得的声学空腔进行处理，建立声学空腔有限元模型。本文选择第二种方法来建立声学空腔模型，因为已经有了车身结构的有限元模型。首先，我们把内饰车身的网格模型导入Hypermesh中，如下图所示：图3-1白车身网格模型实际工作中，我们只考虑车身内的声腔，而不考虑车身上梁，柱，开闭件等其他内外板之间的空腔，然后我们可以把一些大的孔与缝隙给补上，一些小的缝隙，孔可以忽略。补完后，我们就可以使用Hypermesh专有的功能创建声腔模型，按图示方法上拉菜单>mesh>create>AcousticCavityMesh调用AcousticCavityMesh功能。然后点击界面中的structure-copms中选择我们挑出来的板件，maxfrequency表示在该网格尺寸下，最大允许能求解的声腔模态频率；gap/holepatchsize表示在划分网格模型的时候，结构上小于该尺寸的缝隙与孔将会被忽略。点击preview，如果预览的声腔模型形状基本都填充了整体车室模型，就可以点击左边的Mesh按钮生成声腔网格模型。图3-2白车身声腔网格模型一旦空腔模型创建完毕，空腔网格模型可用，需要进一步配置。点击所示的图标，空腔模型将作为一个单独的模型出现，所有节点都被选中。然后点击edit，进去设置界面把CD-1勾选，界面将出现-1的字样，点击return完成设置。这一步设置把声腔模型的节点设置为流体节点，这是流体计算中非常重要的一步。最后定义材料属性，如表3-1所示。然后，检查一下声腔模型的网格质量，如无问题，声腔网格模型就建立完成，下一步可用于模态分析。表3-1声腔模型流体材料密度（t/mm3）声速（mm/s）空气1.2×10-12340000图3-3白车身声腔模型1.3声腔模态分析根据有限元仿真计算的方法，在OptiStruct软件中求解声腔的模态，得到前六阶模态频率的模态振型如下图所示：图3-4一阶纵向模态图3-5一阶横向模态图3-6二阶纵向模态图3-7混合模态图3-8二阶横向模态图3-9三阶纵向模态上图显示，振动云图中的红色区域表示声压最高的地方，蓝色区域表示声压为零的地方。该模型的声学共振器模型在纵向和横向有比较对称的模态分布。模态频率最低的腔体模式是纵向和横向的一阶模式，这两个模式在前排驾驶员和后排乘客的乘坐位置具有较高的声压。由于结构派生的噪声主要是低频噪声，它受到车身结构和空腔模态之间的耦合影响。因此，为了减少结构派生噪声，有必要研究声腔的低阶模式，并关注驾驶员和后座乘客位置。1.4本章小结及非技术因素分析本章介绍了声腔模式的理论，通过Hypermesh建立声腔网格模型，通过处理得到声腔模型，并将计算出的模型导入Hyperview，得到声腔模式的振型。噪声对人们的健康有严重的影响，在85dB(A)以上的水平会造成轻度的听力损伤，如耳鸣和耳闭感，在达到100dB(A)的水平时，会造成噪声引起的听力损失。除了对听力的损害，它还会导致神经系统功能紊乱，影响消化、内分泌和心血管系统。司机在长期暴露在噪音中后会变得疲劳，