基于车身板件声学贡献分析的声振优化

基于模态应变能分析和板件单元贡献分析的车身阻尼处理车身阻尼处理是一种有效的方法来减少车辆运动时产生的振动和噪音。

在车身设计中，模态应变能分析和板件单元贡献分析是两个常用的工具，可以用来评估车身的结构刚度和振动特性。

模态应变能分析是通过计算车身在不同的振动模式中存储的弹性势能和动能，来确定车身的振动频率和振动模式。

而板件单元贡献分析则是通过将车身分解为由许多小板件组成的模型，来评估每个板件在振动中所负责的能量和振动模式。

这两种分析方法都可以用来确定车身中的振动能量集中区域和刚度不足的区域。

这些区域可能会导致车身在行驶过程中产生不必要的振动和噪音，从而影响车辆的乘坐舒适度和安全性。

对于具体的车身阻尼处理方案，可以根据分析结果选择不同的处理方法。

一种常见的处理方法是在车身的振动集中区域添加加强件，以提高车身的刚度和减少振动。

此外，还可以在车身的支撑结构上添加阻尼材料，以吸收振动能量和减少噪音。

对于不同类型的车型和使用环境，需要针对不同的振动特性和目标设定来制定不同的阻尼处理方案。

在设计过程中，可以通过不断优化车身结构和测试验证，来不断提高车身的乘坐舒适度和安全性。

总的来说，模态应变能分析和板件单元贡献分析是很有用的工具，可以帮助车身设计师找到车身的振动集中区域和性能不足区域，并选择合适的阻尼处理方案。

通过不断优化车身设计和测试验证，可以实现更高水平的乘坐舒适度和安全性。

另一种常见的车身阻尼处理方案是主动控制阻尼系统。

这种系统采用车身传感器和控制单元，根据车身振动信息实时调整阻尼，以达到最佳的乘坐舒适度和安全性。

这种系统可以根据不同的行驶条件和驾驶模式，自适应地调整阻尼，实现更高水平的车身悬挂控制和稳定性。

然而，主动控制阻尼系统的成本和复杂性较高，需要更大的空间和能耗，因此主要用于高端车型和赛车等特殊场合。

除了传统的阻尼处理方案，还有一些新型的材料和结构设计方案，也可以用来提高车身的阻尼性能。

例如，汽车轮胎中的新型阻尼材料，可以有效减少路面震动和噪音，提高车辆乘坐舒适度。

Experience· 33 ·IM撰文/广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院 李玉洁 李建新近年来，汽车技术日益成熟。

除了对汽车驾驶性的要求，消费者越来越看重汽车NVH 性能。

汽车NVH 性能开发是一个复杂的学科，动力总成、底盘、车身、电器及车身等，这些子系统都可能是引起NVH 问题的噪声源或者传递路径。

NVH 工程师主要任务，就是降低噪声源，控制传递路径，提升汽车舒适性。

整备车身NTF（Noise Transfer Function 噪声传递函数）是否合理，是车身NVH 开发的一个重要的评价标准。

车身声腔为汽车乘员舱的空气组成的弹性体，是车身NTF 分析的必经传递路径。

本文主结合声腔模态理论，研究声腔模态的特点，以某车身NTF 优化分析为例，指出车身面板模态应与相应声腔模态做错频设计。

一、声腔模态及车身面板模态规划1.声腔模态声腔，是车身壁板围成一个封闭的声学空腔，一般分为乘员舱空间和行李舱，里面充满了空气。

同结构体一样，声腔也存在模态形式和模态频率。

声腔模态的分析是基于经典的声学理论。

在理想流体分析中对介质建立3个方程：运动方程、连续性方程和物态方程。

连立得出小振幅声波声压的解析式：式中，c 0是声速，t 是时间，p 是声压，声压是时间和空间的函数，即p （x ，y ，z，t ），△2是拉普拉斯算符。

在直角坐标系下的表达式为：基于以上声腔理论求解声腔模态是复杂的，一般工程上通过试验或有限元分析的方式获得声腔模态。

对于密闭空间，空气有一定的质量、刚度和阻尼，通过Galerkin 方法将上式进行离散化处理，将声腔空间分成若干个有限元体积。

流场内波动方程可以有限元矩阵方程：式中，M f 为流体等效质量矩阵，C f 为流体等效阻尼矩阵，Kf 为流体等效刚度矩阵。

求解有限元矩阵方程可以得到空间的压力分布形态，也就是声腔模态，方程激励为0，即是空腔的自由运动方程，是空腔固有属性。

新型列车侧墙内装板声学分析、优化及应用摘要：近年来随着我国城市轨道交通的快速发展，高速列车噪声振动问题已然成为了影响乘客乘坐舒适性的主要因素之一，并对高速列车在运输行业内的竞争力产生了负面影响。

高速列车普遍使用多层复合结构作为车体。

现有车体结构的隔声和声辐射特性研究多集中在波纹铝型材，而对内装结构声学特性的研究却较少。

基于此，本文章对新型列车侧墙内装板声学分析、优化及应用进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：新型列车；侧墙内装板；声学分析；优化；应用引言随着中国城市轨道交通技术的不断发展，由于速度、时间、安全等特点，新型列车交通逐渐成为城市居民每天出行的首选。

但是，当新型列车车辆在隧道内行驶时，难免会有噪音，这可能导致乘客的舒适性恶化。

在新型列车车辆的设计开发过程中，有必要提高车辆的声音性能，以减少乘客内部的噪音。

例如，车辆结构的声学特性逐渐成为城市轨道交通商业运行可靠性的关键因素，车辆声学特性的研究也成为铁路运输技术研究的重要内容。

一、概述随着我国铁路运输业的不断发展，电力和舒适性能取得了很大进步，但受设计指标和传统理论的影响，减少噪音和减少轨道交通领域逐渐出现了障碍。

列车内噪声测试分析是以现有新型列车线路测试为基础，表明列车内噪声在高速运行中中频、低频带具有较高的值，同时，底板区域是乘客内部噪声的主要贡献之一，通过识别乘客内部的声源，板壳广泛应用于工程，是列车舱内的主要结构。

通过高速列车各区域振动试验分析不同速度车内噪声特性表明，车底结构振动对车内低频噪声的影响相对较明显，因此有必要通过结构的绝缘和阻尼消除车底结构噪声。

降低板振动噪声的典型方法。

近年来，对人工循环结构的研究包括声晶体管、声超材料等。

声学超级材料是从局部谐振晶体管中提取的，由于其独特的物理特性和许多潜在的应用，特别是在中低频降噪领域的性能，这两种材料受到了高度重视。

循环结构最有趣的特点之一是弹带，在弹带中，弹波/声波不能自由传播，这一概念也为减少轨道交通噪音提供了新的思路。

车身结构振动噪声特性分析与优化摘要：驾驶室噪声对车内乘员的乘坐舒适性和身体健康产生直接的影响，汽车的 NVH 水平是整车设计与制造品质的重要体现，直接关系到汽车的市场竞争力。

结合某试生产阶段非承载式车身的怠速振动噪声问题，对车身整车结构进行噪声特性分析与优化。

关键词：车身结构；振动噪声；优化1.引言驾驶室内的振动噪声水平是车内乘员能直接感受到的汽车品质之一，对乘员的心理和生理产生重要的影响，恶劣的振动噪声水平容易导致疲劳和不适，甚至引发交通事故。

汽车的 NVH 水平关系到汽车的市场竞争力。

车身主要由板件焊接而成，板件结构在振动激励下的辐射噪声是车内低频噪声的主要来源。

利用车身模态分析，找出驾驶室结构中的薄弱处进行优化；或者针对板块辐射噪声大的区域进行局部刚度增强以及阻尼涂贴都是抑制车身低频噪声的有效方法。

整车开发流程中，经过方案设计、概念设计、工程设计以及样车试制阶段之后，就进入投产准备阶段。

汽车开发的各个阶段，NVH 性能开发与验证贯穿其中。

从设计到生产过程中，产品的结构往往会发生变化，使得 NVH目标与预期不相符的情况。

因此，驾驶室的减振降噪需根据汽车特定的生产阶段，综合考虑整车轻量化、碰撞安全性及成本等要求，采取合适的方案进行结构修改。

2.汽车振动噪声的传递与控制2.1车内噪声产生机理车内噪声是指经各种途径传入驾驶室及驾驶室内部产生的噪声。

主要的噪声源包括发动机噪声、轮胎噪声、进气噪声以及排气噪声等。

在理想状态下这些噪声源所占的车内噪声比例分别为 40%、35%、13%和12%。

传动系统的噪声也在车内噪声中占有一定比重。

在车辆不同的工况下，汽车车内主要噪声的类型也有一定差异。

怠速状态下，以发动机噪声及车身结构的辐射噪声为主；行驶状态下，轮胎噪声、进排气噪声以及风噪等噪声的比重随着车速的增加而迅速增加。

噪声源产生的噪声经汽车结构及空气两条途径传入驾驶室，形成驾驶室混响声场。

因此，通常将车内噪声分为结构噪声和空气传播噪声。

车身薄壁结构声学性能优化设计
胡启国;汪文珺;罗天洪;周亨
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2017(000)011
【摘要】为了较好地改善汽车的NVH性能,有效降低车内噪声,对某汽车车身结构进行板件厚度优化.建立该汽车有限元模型及声腔有限元模型,根据车身板件贡献度分析,选择贡献度较大的顶盖、地板、后门板玻璃、左后门玻璃和左后门板的厚度作为优化变量.基于最优拉丁方试验设计建立分析目标的响应面模型并进行可靠性的验证.采用多岛遗传算法对响应面模型进行优化设计,优化后车内噪声得到明显改善,表明该算法具有较高的精确性与有效性.
【总页数】7页(P81-87)
【作者】胡启国;汪文珺;罗天洪;周亨
【作者单位】重庆交通大学机电与车辆工程学院,重庆400074;重庆交通大学机电与车辆工程学院,重庆400074;重庆交通大学机电与车辆工程学院,重庆400074;重庆交通大学机电与车辆工程学院,重庆400074
【正文语种】中文
【中图分类】TB533
【相关文献】
1.复合材料结构声学性能优化设计问题研究概述 [J], 张焱冰;任春雨;朱锡
2.基于薄壁腔体理论的车身结构优化设计 [J], 朱灯宏
3.薄壁梁结构的电动汽车车身刚度正向设计方法 [J], 钟浩龙; 张小龙; 刘子建
4.基于薄壁梁力学分析的车身吸能结构快速预测模型 [J], 游洁;陈东;耿富荣
5.含柔性接头的车身薄壁梁骨架结构概念设计方法研究 [J], 吕超;陈自凯;左文杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于声腔模态的车身NTF优化分析作者：暂无来源：《智能制造》 2016年第5期撰文/ 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院李玉洁李建新根据声腔模态理论，系统总结了不同级别车型的声腔模态形式和频率分布范围。

为避免产生车身NTF（Noise TransferFunction 噪声传递函数）超标问题，车身相应面板模态与声腔模态应做避频设计。

某车身NTF 优化分析中，在激励点动刚度满足设计要求时，前副车架安装点NTF 超标原因是地板模态与声腔上下一阶模态耦合，通过改善面板模态，可使NTF 达到合格水平。

近年来，汽车技术日益成熟。

除了对汽车驾驶性的要求，消费者越来越看重汽车NVH 性能。

汽车NVH 性能开发是一个复杂的学科，动力总成、底盘、车身、电器及车身等，这些子系统都可能是引起NVH 问题的噪声源或者传递路径。

NVH 工程师主要任务，就是降低噪声源，控制传递路径，提升汽车舒适性。

整备车身NTF（Noise Transfer Function 噪声传递函数）是否合理，是车身NVH 开发的一个重要的评价标准。

车身声腔为汽车乘员舱的空气组成的弹性体，是车身NTF分析的必经传递路径。

本文主结合声腔模态理论，研究声腔模态的特点，以某车身NTF 优化分析为例，指出车身面板模态应与相应声腔模态做错频设计。

一、声腔模态及车身面板模态规划1. 声腔模态声腔，是车身壁板围成一个封闭的声学空腔，一般分为乘员舱空间和行李舱，里面充满了空气。

同结构体一样，声腔也存在模态形式和模态频率。

声腔模态的分析是基于经典的声学理论。

在理想流体分析中对介质建立3 个方程：运动方程、连续性方程和物态方程。

连立得出小振幅声波声压的解析式：式中，c0 是声速，t 是时间，p 是声压，声压是时间和空间的函数，即p（x，y，z，t），△2 是拉普拉斯算符。

在直角坐标系下的表达式为：基于以上声腔理论求解声腔模态是复杂的，一般工程上通过试验或有限元分析的方式获得声腔模态。

基于车内综合声场贡献分析的车身板件声振优化靳畅;周鋐【摘要】在应用声传递向量技术对某商用客车的车内噪声进行板件声学贡献分析的基础上,提出了引入特征频率计权系数和场点权重系数确定多特征频率下对车内综合声场声学贡献量最大的关键车身板件的方法.接着采用中心组合设计通过最小二乘拟合建立了以关键板件振速和1阶模态频率为目标,板件与阻尼层厚度为变量的非线性的响应面模型,通过优化确定了变量的最佳组合.优化方案的实车试验结果显示车内噪声改善效果明显.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2015(037)012【总页数】8页(P1438-1444,1432)【关键词】车身板件;声学贡献;声传递向量;中心组合设计;响应面模型;优化【作者】靳畅;周鋐【作者单位】同济大学新能源汽车工程中心,上海201804;同济大学新能源汽车工程中心,上海201804【正文语种】中文汽车车身大部分由薄钢板构成，当其受到发动机或路面不平引起的边界载荷激励时引起板件结构振动向车内辐射声能形成车内噪声，因此板件是车内结构声[1]传递的一个重要环节。

确定对车内关键位置噪声贡献最大的结构板件是进行车内降噪的重要前提，之后对关键板件的振动抑制是降低车内低频噪声的有效手段。

文献[2]中基于有限元法(FEM)预测了车身板件辐射引起的100～500Hz车内噪声，但其研究中以激振器作为加载而非实际的载荷。

文献[3]和文献[4]中采用了基于边界元法(BEM)[5]和有限元法的声传递向量(ATV)法[6]对怠速时的车身板件声学贡献做了相应的研究，但都只针对车内单个噪声场点或单个问题特征频率，无法体现板件在多个特征频率下对整体车内声场的声学贡献量。

文献[7]中以“声学贡献和”和“声场总贡献”来衡量车身板件对乘员室声压响应的声学贡献，但在板件降噪措施上并未做系统的优化分析。

本文中在声传递向量法分析板件声学贡献的基础上，提出了引入特征频率计权系数和场点权重系数以确定多特征频率下车内综合声场声学贡献量最大的关键车身板件，并提出了基于非线性响应面模型的近似拟合来建立板件振速、1阶模态频率与板件、阻尼层厚度之间的关系，系统地优化了板件与阻尼层厚度组合以达到最佳降噪效果。

车身结构阻尼材料减振降噪优化设计郑玲;唐重才;韩志明;房占鹏【摘要】针对某一乘用车车身结构振动引起的声辐射，建立了车身结构、声学空腔以及声固耦合有限元模型，分析了该乘用车车身的声固耦合特性。

通过对车身各板件的贡献度分析，确定了对车内噪声贡献度最大的壁板。

针对该壁板的阻尼减振降噪优化设计，建立了拓扑优化模型，采用渐进优化算法（ESO），计算了阻尼材料的优化布局。

研究结果表明：阻尼材料的优化布局使阻尼材料的使用率大大提高，50％的阻尼材料用量能基本达到全覆盖阻尼材料壁板的降噪效果，阻尼结构优化设计对车内噪声控制具有一定的理论指导意义。

%The vehicle interior noise reduction was focused.The acoustic-structure property was analyzed based on white body,acoustic and acoustic-structure FEM models.Those body panels contributing most to interior noise were determined according to acoustic contribution analysis.To reduce the vibration and noise radiation,an optimization topology model was developed and Evolutionary Structural Optimization (ESO)method was introduced to obtain the optimal topology configuration of damping material.The results show that the optimal topology configuration can highly improve the efficiency of damping material.The noise reduction measure which requires 100% damping material coverage in the original design can be achieved by the use of 50% damping material coverage.The optimization design for damping structure supplies theoretical support to the vehicle interior noise reduction.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】6页(P42-47)【关键词】阻尼;渐进优化;贡献度;车内噪声;拓扑优化【作者】郑玲;唐重才;韩志明;房占鹏【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044;重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044;重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044;重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TH212;TH213.3随着我国汽车工业的发展，车内噪声问题已成为衡量汽车品质好坏的重要标志之一。

基于车身模态和板块贡献分析的阻尼优化降噪方法研究张一麟;廖毅;莫品西;周江奇;严莉;蒋伟康【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2015(000)004【摘要】车身结构上的阻尼材料优化布置对车内振动和噪声控制有重要的意义。

以某实车的白车身为研究对象，基于有限元法和边界元法对车内声腔进行声场分析和车身板块进行声学贡献量分析，找出车内场点噪声声压峰值频率及对应的贡献量较大的板块。

进而基于白车身模态振型分析，对车身部件上的局部约束阻尼的敷设位置进行优化配置。

分析了阻尼优化布置前后分别在悬置、前悬架和后悬架等不同位置处激励下的车内噪声，确认了降噪优化方案的有效性，并在实车上进行了验证。

结果表明，对车身相关板块进行局部阻尼处理后，降低车内噪声2 dB（A），证明了该方法的有效性。

【总页数】6页(P153-157,174)【作者】张一麟;廖毅;莫品西;周江奇;严莉;蒋伟康【作者单位】上海交通大学振动冲击噪声研究所，上海 200240;上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545007;上海交通大学振动冲击噪声研究所，上海200240;上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545007;上海交通大学振动冲击噪声研究所，上海 200240;上海交通大学振动冲击噪声研究所，上海200240【正文语种】中文【中图分类】TH122【相关文献】1.车身结构阻尼材料减振降噪优化设计 [J], 郑玲;唐重才;韩志明;房占鹏2.基于车内综合声场贡献分析的车身板件声振优化 [J], 靳畅;周鋐3.基于声模态和板件贡献分析的车身降噪研究 [J], 侯献军;郭金;杜松泽;郭彩祎4.基于模态应变能分析和板件单元贡献分析的车身阻尼处理 [J], 朱林森;周鋐n;赵静5.基于车身板件声学贡献分析的声振优化 [J], 王二兵;周鋐;徐刚;封珺;石文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

车辆壁板声学贡献分析与降噪试验研究白松;徐新喜;刘孝辉;杨猛;崔向东;牛福【摘要】对现有壁板声学贡献分析方法进行改进,提出一种分析和评价壁板振动对整个声场声学贡献的方法.将场点总声压矢量视为声压分量在N维向量空间中的一个线性组合,并以场点声能量占声场总声能量的比重作为加权系数,将壁板对多个场点的声学贡献量进行加权求和,来表征壁板对整个声场的声学贡献.以某急救车为例,采用改进方法分析车厢壁板的声学贡献,识别对车内声场贡献较大的壁板,通过对比两种阻尼粘贴方式的降噪效果验证分析结果.在此基础上,对实车进行阻尼降噪处理,有效降低了车内多个场点的的低频噪声.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2013(032)024【总页数】6页(P204-209)【关键词】振动;车内噪声;壁板声学贡献分析;阻尼降噪【作者】白松;徐新喜;刘孝辉;杨猛;崔向东;牛福【作者单位】军事医学科学院卫生装备研究所,天津300161;军事医学科学院卫生装备研究所,天津300161;军事医学科学院卫生装备研究所,天津300161;军事医学科学院卫生装备研究所,天津300161;军事医学科学院卫生装备研究所,天津300161;军事医学科学院卫生装备研究所,天津300161【正文语种】中文【中图分类】TB533+.2;U467.4+93车辆壁板受外界激励作用引起结构振动，进而向车内辐射噪声，这部分结构噪声主要集中在300 Hz以内的低频段［1］。

壁板声学贡献分析(Panel Acoustic Contribution Analysis，PACA)能够分析壁板振动对噪声的声学贡献，快速定位需要采用降噪措施的壁板，为降低噪声提供解决方案，因此在车辆降噪领域得到了广泛的应用［2－7］。

目前，壁板声学贡献的研究主要集中在壁板对特征场点(通常是驾驶员耳旁)声压响应谱中单个响应峰值的贡献量化方面。

对于存在多个声压响应峰值的特征场点，壁板对不同峰值往往具有不同的贡献量和贡献性质，使改进措施难以确定。

轿车驾驶室声学响应仿真分析与优化发表时间：2011-12-17 刘建伟刘二宝王志亮彦斌关键字：声固耦合传递路径分析板件贡献量分析阻尼材料本文针对某轿车后排乘客耳旁噪声水平过高的问题，建立该车结构声学耦合系统有限元模型。

通过声灵敏度分析得到左前悬架安装点位置到驾驶室内的声学响应为驾驶室内噪声的主要传递路径，并进行板件贡献量分析，找到对后排乘员耳旁噪声贡献量显著的板件。

1 前言随着社会的快速发展，人们对高性能轿车的需求越来越多。

在满足安全、低油耗以及疲劳耐久性的基础上，人们对轿车的驾乘平顺性能和乘坐舒适性能的要求也越来越严格。

多数的消费者在购买汽车时非常在意汽车的振动与噪声性能。

统计分析表明，汽车的振动与噪声性能已经成为消费者评判汽车品牌好坏的重要因素之一。

为了提高车辆的乘坐舒适性能，汽车厂商在产品设计开发阶段非常重视降低产品的振动噪声水平，以提高市场的竞争力。

本文利用有限元分析技术对某款轿车驾驶室内声学响应进行分析，在得到驾驶室内部声学动态特性分析的基础上，对驾驶室进行板件声学贡献量分析，找出了在特定频率下对于驾驶员右耳声压贡献量突出的振动板件，提出了降低由结构振动引起的车内低频噪声的措施。

最后通过试验验证了方法的有效性。

2 驾驶室声固耦合分析理论基础2.1 驾驶室封闭空间的声学系统驾驶室内声振耦合作为一种物理现象，满足三个物理定律，即牛顿第二定律、质量守恒定律、及描述声强、温度及体积等状态参数关系的物态方程，运用这些基本定律，可以得到描述声振耦合现象的波动方程。

因为主要考虑小振幅状态下的线性声学，对空气做以下假设：(1)流体是可压缩的，密度随压力变化而变化；(2)流体是非黏性流体，没有黏性引起的能量损耗；(3)流体中没有不规则流动；(4)流体是均质的，各点平均密度和声压相同；(5)空气中传播的是小振幅声波。

在上述假设条件下，对于驾驶室封闭空间的声学系统，声波方程可以表示为式中，△2为拉普拉斯算子；p为瞬时声压；c为空气中的声速，c=；K为流体压缩模量；ρ为流体密度。