基于VAOne汽车声学包的分析共25页
汽车声学包简介
汽车声学包简介文章对汽车NVH性能进行了阐述，介绍了汽车声学包的概念、分类、材料等内容，并根据某款车型详细介绍了声学包装件，旨在为今后新车型的声学包设计提供必要的信息及借鉴，进而提升新车型的设计速度及NVH性能。
标签：汽车；声学包；NVH引言随着汽车市场竞争的日益激烈和消费者对汽车产品要求的提高，未来汽车将朝着安全、环保、低成本、信息化、舒适性的方向不断前进。
消费者对汽车舒适性的满意程度主要体现在对汽车整体NVH性能的满意程度上，即消费者需要低噪声、低振动、驾驶平顺的体验。
据不完全统计，对顾客不满意问题调查中，约有1/3是与NVH性能有关；大约1/5的售后服务与NVH性能有关。
因此，对于汽车厂商来说，提高整车的NVH性能变的尤为迫切。
文章介绍的汽车声学包便是提高整车的NVH性能的一种手段。
1 汽车声学包定义要定义汽车声学包，首先需要了解汽车的NVH性能。
NVH是Noise（噪音）、Vibration（振动）、Harshness（平顺性）的简称。
汽车的NVH性能是衡量一个汽车品质的重要指标。
车内噪音的来源非常复杂：发动机的振动和噪音、排气系统的噪音、风扇噪音、传动系统噪音、内饰系统噪音、路胎振动、胎噪、制动噪音以及风噪等都是车内噪音的根源。
通常，人们习惯于按传播路径将车内噪音区分为两大类，即：由结构传递的中、低频噪音，它们通常由动力系统的振动、车身悬置系统的振动以及路胎振动而引起，并通过车身结构振动传播到车内；由空气传递的中、高频噪音，涉及：动力系统噪音、路胎摩擦噪音以及风噪等。
这些错综复杂的车内噪音来源表明，改善汽车的NVH性能是一项复杂的系统工程。
提高汽车的NVH性能除了主动降噪，如优化发动机及车身机构、提高车身动静刚度、改进底盘系统等方法来控制噪声源及传播路径；还需要必要的辅助手段。
汽车声学包作为一种辅助降噪的手段便应运而生了。
汽车声学包就是指跟汽车NVH性能相关的各类吸音、隔音、减震、密封的部件的总称，如前围板隔热垫、地毯、顶棚、孔塞、空腔隔断等等。
声学包标定及其他
SEA数模搭建
部件级（关键钣金件）
? 防火墙 ? 地板 ? 车门
钣金件隔声量
? 钣金件隔声量测试 ? SEA仿真预测 ? 覆盖率影响分析
定义关键内饰件隔声性能上下目标限
SEA数模搭建
整车级
? 标杆车SEA模型或开发样车 SEA模型 ? 内饰材料声学性能（标杆车、目标、
? 发动机舱内吸声件 ? 乘坐室内吸声或隔声件 ? 后行李箱吸声和隔声件 ? 各种声学密封件 ? ……
3
? 指导内饰件材料定义（ NOVA,FOAM-X ） ? 指导声学包结构设计及生产制作工艺
开发初期 ? 确立声学包目标水平，减小生产盲目性
? 声学包性能水平控制 ? 声学包对整车噪声水平影响预测
实测） ? 声载荷（标杆车与开发车） ? 调整内饰定义
修正、调整、确定内饰件目标定义
1
VAONE在声学包开发中的运用
2
声学包开发方法与流程
3
声学包目标定义
4
声学包开发中的相关试验
整车开发中的声学包开发
17
摸底测试
测试内容：声压、AI、声功率
? 怠速、匀速等
40.00 27.41
Octave 1/3 driver_R:S (A) 746.99 rpm Octave 1/3 codriver_R:S (A) 746.99 rpm
中国汽车技术研究中心 邓江华 博士
1
VAONE在声学包开发中的运用
2
声学包开发方法与流程
3
声学包目标定义
4
声学包开发中的相关试验
整车开发中的声学包开发
2声学包Βιβλιοθήκη 义具有处理空气声声压的声学部件组合，多由棉毡、海绵、玻璃纤维 、无纺布、质量层、密封件等材料组成。 对一般乘用车而言，声 学包主要包括以下几大部分
全频段振动噪声模拟软件VAOne
全频段振动噪声模拟软件VAOneV A One振动声学解决⽅案1．概述ESI集团旗下的振动噪声系列解决⽅案是全球技术最领先、最完善的解决⽅案，包括全频段振动噪声模拟软件V A One，⾼频冲击响应分析软件SEA Shock，声学材料解决⽅案Foam-X/Nova。
2．全频段振动噪声模拟软件V A One VA One是法国ESI集团于2005年推出的全频段振动噪声分析的模拟环境，代表着ESI 集团在振动噪声模拟、分析和设计⽅⾯的最新技术，被业界专家评为振动噪声⼯程近⼆⼗年来最重⼤的突破。
VA One把有限元分析（FEA），边界元分析（BEM），统计能量分析（SEA）及其混合分析集中于⼀个易于进⾏模拟的环境。
同时，VA One提供有限元、边界元和统计能量分析⼀种严格的耦合形式，能够统⼀⽽可靠地进⾏全频谱范围的求解。
从2004年以来，汽车，航空和铁路领域的⼀些世界性企业参与了ESI集团的结构噪声共同体（SBNC- Structure-borne Noise Consortium）项⽬，对发展和验证VA One⽅案做出了重要的贡献。
联盟成员包括：空中客车德国部（Airbus Deutschland GmbH），波⾳商业飞机（Boeing Commercial Airplanes），庞巴迪运输（Bombardier Transportation），欧洲航空防务及航天公司研发中⼼（EADS CRC Research Centre GmbH），本⽥汽车（Honda Motor Co），三菱电机（Mitsubishi Motor Co），英国QinetiQ Ltd，⽴达汽车系统（Rieter Automotive Systems），⼤众汽车（Volkswagen AG）等。
VA One包含有⼀系列的内部求解器，从⽽可以满⾜对振动噪声分析的需要。
另外，这⼀⼯具软件还包括有与外部求解器的接⼝，以确保与⽬前振动噪声分析和设计过程的兼容性。
汽车声学包轻量化设计分析
汽车声学包轻量化设计分析摘要：本文旨在研究汽车声学包的轻量化设计，要求在保证声学性能的前提下，尽可能实现轻量化的目标。
针对电动汽车的轻量化设计需求，综合考虑其声源分布，对电动汽车关键声学包部件进行轻量化研究。
关键词：汽车声学包；轻量化设计引言：车内噪声按照频率可分为低频、中频和高频噪声。
车内低频噪声可采用有限元法和边界元法等分析求解；而随着频率的升高，车身结构在高频段呈现出“短波长、高模态密度和高模态重叠数”等特性，导致有限元法不适用于高频噪声分析；而统计能量法可克服这些不适合有限元分析的因素，故可广泛应用于高频噪声研究中。
声学包是控制车内高频噪声的有效措施，将不同吸、隔声材料进行最优组合，不仅可获得良好的声学性能，还能实现材料的轻量化。
如以覆盖率、堵件厚度、PU泡沫厚度和EVA面密度为设计变量，对前围板声学包进行优化，使声学包在隔声性能与质量之间取得最佳平衡。
一、汽车声学包轻量化分析电动汽车的轻量化设计直接影响到续航里程、行驶能耗、安全等方面的性能，汽车轻量化已成为当前汽车工业发展的主要趋势。
声学包作为整车中一个重要子系统，有较强的轻量化需求。
声学包轻量化的前提是不造成整车声学性能的衰减。
声学包材料特征参数（如厚度、密度等）存在一定的不确定性，其声学性能的稳健性是声学包轻量化设计的一个主要考量。
基于声学包样件在制作、运输过程中可能存在的厚度、材料参数（流阻、密度）等方面的不确定因素，研究其对整车声学包性能稳健性的影响。
通过合理的优化分析，可设计出兼顾吸隔声性能与良好声学性能稳健性的轻量化声学包部件。
二、计算原理声学包零部件往往采用单一材料组分，未结合传递路径贡献量差别进行不同组合设计，存在声学包性能过设计且重量无法把控的弊端。
基于统计能量分析原理，综合路径贡献量与声学包方案组合灵敏度指标进行分析，从而实现声学包性能与轻量化平衡优化设计。
1、声学材料Biot参数声学材料的声学行为受5个Biot参数（孔隙率、流阻率、弯曲度、黏性特性长度和热特性长度）以及3个力学参数（杨氏模量、泊松比和损耗因子）影响，其中力学参数只影响弹性质地材料，不考虑力学参数对非弹性质地材料性能影响。
基于VAOne汽车声学包的分析资料
一 背景
汽车声学包：主要指的是汽车内饰件，且具有隔声、吸声特 性。用来阻隔由噪声源（动力总成、进排气、轮胎及路面、 高速空气噪声等）向车内的噪声传递。
Tongji Automotive Design Research Institute
二 子系统隔声量分析
子系统TL分析：分析各个因素的影响
• 声学包覆盖率； • 穿孔及泄露； • 声学包的厚度分布； • ……
Tongji Automotive Design Research Institute
二 子系统隔声量分析
子系统TL分析：声学包方案比较
• 传统方案：软层+硬层（例：PU 泡沫+EVA等）； • 超轻方案：软层+软层（例：PU 泡沫+棉毡，棉毡+棉毡等）； • ……
一 背景
ESI-TONGJI 虚拟设计研究所： 2012年8月14日，ESI-TONGJI虚拟设计研究所在上海国际
汽车城同济大学嘉定校区内揭牌。 ESI—TONGJI Virtual Design Institute的成立，是同济汽车
设计研究院有限公司在汽车虚拟开发技术上的重要里程碑，双 方将以此为平台，在汽车产品开发，虚拟设计技术应用与人才 培养等方面，推动中国汽车设计开发技术不断进步。
二 子系统隔声量分析
结果比较：
覆盖率95%
Tongji Automotive Design Research Institute
三 整车分析
子系统TL分析：
• 由于VTL模型中，子系统的表面积相对于声腔的表面积来说，非常 小，所以声学包贡献给声腔的吸声很小，即利用VTL分析子系统的 TL时，只考虑了声学包的隔声性能，没有考虑吸声的影响；
声学包标定义及其他
成分组成解析
厚度分布解析 重量分布解析
声学包目标定义2
标杆车声学包解析
性能解析
吸声系数测试
插入损失测试
流 阻 测 试
初步内饰件目标值定义
声学包目标定义3
吸隔声材料组分等定义
参考标杆车结构 经验
样件声学性能测试分析
已有数据库 基于FOAM-X，NOVA 平板样件实际测试
声学包目标定义4
开发车型数模检查
气密性检查
钣金搭接 焊缝涂胶 工艺孔处理 其他影响密封处理的结构
内饰件安装设计检查
过孔处理 搭接贴合 覆盖率 其他附件安装支架等
声学包目标定义5
SEA数模搭建
部件级（关键钣金件）
防火墙 地板 车门
钣金件隔声量
钣金件隔声量测试 SEA仿真预测 覆盖率影响分析
定义关键内饰件隔声性能上下目标限
声学包目标定义5
SEA数模搭建
整车级
标杆车SEA模型或开发样车SEA模型 内饰材料声学性能（标杆车、目标、
实测） 声载荷（标杆车与开发车） 调整内饰定义
修正、调整、确定内饰件目标定义
目录CONTENTS
1
VAONE在声学包开发中的运用
2
声学包开发方法与流程
VAONE技术在整 车声学包目标定义
中的运用
中国汽车技术研究中心 邓江华 博士
目录CONTENTS
1
VAONE在声学包开发中的运用
2
声学包开发方法与流程
3
声学包目标定义
4
声学包开发中的相关试验
整车开发中的声学包开发
2
声学包开发目的
声学包定义
基于VAOne的单轨列车车内噪声预测与控制
邻近前面声腔(hnn ) 邻近底部声腔(hrb -l ) 邻麵面声腔(hrm -2) 邻舰侧声腔（hlm -1)图，图中以出，声腔子系的主要能量来源 底部声腔子系统和前面的声腔子系统，再分别对这两个声腔子系统进行能量输入分析。
头车乘客室声腔（h rm —1)■组成声腔的侧墙板（hrM F >顶部声腔泄漏(Area -2119-FZ -5)■顶部声腔透射(Area -2119-FZ -5)，.组成声腔的窗户 玻璃板（hrwF )、麴k m —图1头车乘客室声腔子系统主要功率输入图2给出了 底声腔子系统的主要能量输图，图中可以出，声腔子系的主要能量来源于动总处声腔子系。
邻近底部声腔Oirb -3)立6040丨邻近外部声腔(oh -41)组成该声腔的底板结构Oirbott -3F ),电机声腔-该声腔面连接处透射1 (Area -2364-hdj -3)|组成电机声腔的板结构（hdj -3F )电机声腔-该声腔面连接处透射 (Area -2408-hdj -l )I 组成电机声腔的板结构（hdj -lF )丨邻肋侧声腔（hlb -3>图2相邻底部声腔子系统主要功率输入上分析可知，司机室和乘客室目观测位置处的主要噪声来源以主要噪声传递路为：动总 的噪声通空起相邻结构件振动，传递司机和乘客的耳旁。
2整车车内噪声控制以上分析，我车内主要噪声来源于动总成,并了解了噪声的主要传递路。
此，针对动总：我加载的密封隔声{针对噪声传路，车体结0引）着 的 和进，列车以方时、能等，为的主要丨， 了的要分。
跨座式单轨列车以其能 利 ：等， 了的青睐[1-2#。
着列车的量用，噪声来的，时影的[3]。
1计算模型的建立及仿真计算分析1.1 SEA 模型的建立利用的处理软件对整车模型进行合理的处理，导计能量法软件V A O n e 中， 计能量分析模型的和建模，同时车的对性以的计量，建立计能量析法(S E A )模型。
基于AVL EXCITE仿真平台的动力总成NVH解决方案
结构表面振动速度级、特征点振动加速度级
表面振动速度级－可用来 指导结构NVH改进设计
边界元 结构表面振动的辐射声场分析
动力总成悬置振动分析
动力总成悬置低频振动
利用EXCITE多体动力学耦合有限元分析对动力总成 模态分析、“低频”范围（<500Hz~1000Hz）的振 动分析。考虑各种激励（如燃气压力、惯性力、阀 系力、正时激励、齿轮激励等）的时域分析。评估 全转速范围内动力总成悬置与附件等零部件振动、 曲轴三维耦合振动（弯曲、扭转等）、轴承负载 （力与力矩）及活塞敲击力作用等。
Link to engine performance, VTMS
分析流程
三维CAD数模
网格 前处 理器
有限元网格模型 网格模型的验证—模态试验 有限元子结构缩减计算
有限元
子结构刚度、质量矩阵 子结构节点的动态 变形、振动速度
弹性 多体 动力 学
建立EXCITE动力学分析模型，发动机转速 工况计算，得到各个子结构振动及边界条件
齿轮噪声 主要噪声与现象
什么是齿轮噪声？
● 变速器与正时齿轮系统重要的噪声类型 主要有： ● 齿轮敲击（非承载齿轮——变速器） ● 齿轮冲击（承载齿轮——正时齿轮 系统） ● 齿轮啸叫（承载齿轮——变速器与
正时齿轮系统）
齿轮敲击——低速区 齿轮啸叫——高速区
变速器 不同建模方法
变速器分析基本流程： ● 无发动机变速器分析
0
动力总成悬置振动＋ 支架振动响应分析 多体动力学 运动系统载荷分析 声品质分析
建立动力总 成仿真模型， 施加运动系 统的载荷， 悬置刚度阻 尼特性。 试验＋主观评价
边 界
有限元＋
边界元
FEM BEM