利用计算机仿真技术进行汽车声学特性分析
利用计算机仿真技术进行汽车声学特性分析
近 年 来 ， 于 国 内交 通 运 输 业 的发 展 ， 乘 用 由 使
无 法用 于早 期 没有 实 际模 型 的情 况 ， 此需 要 采 用 因
车朝 着 高 速 化 、 量 化 发 展 ， 此 带 来 的 噪 声 问 题 轻 由
越 来越 突 出 ， 同时人 们 对乘 坐 舒 适 性 的要 求 也 越 来
ａ ａ ｙ ｉ． Ｔｈｅ ｎｕｍｅ ｉａ ｎ ｌ ｓｓ ｒｃ ｌｍｅｔ ｄ ｉ ｅ ｔｎｇ ｍｏｒ ｔｅ ｉ ｅ ａｕ ｅ ｏ ｔ ｒｔ ｏ ｔ ｎ ｉ ｈｏ ｓ ｇ ｔ ｉ ｅ ａ ｔ ｎｔｏｎ ｂ ｃ ｓ ｆｉｓ ｍｅ ｉｓ ｏｆｃ ｓ ｓ ａ ｄ ｔｍｅ ｓ ｖｎ ａ ｉ ｇ． Ｉ ｈｉ ｔ ｙ，ｔ ｄｅ ｎｄ ａ ｏｕ ｔｃ ａ ａ ｙ ｅ ｒ ｒ ｏ ｍｅ ｒ ｋ ｂｏ ｙ ｕｓｎ ｎ ｔ ｓ ｓ ｕｄ ｈｅ ｍｏ ｌａ ｃ ｓ ｉ ｎ ｌ ｓ ｓａ ｅ ｐｅ ｆ ｒ ｄ ｏｎ ａ ｔ ｕｃ ｄ ｉ ｇ ＣＡＥ ｍｅ ｈｏ ． Ｉ ｅ ａ ｌ ， ａ ｔ ｔ ｃ ｕｓ ｉ ａ ａ ｙｓｓ ｔ ｇｅ ｔ ｅ ｙｎ ｍｉ ｈａ ｏｒ ｏｆ ｔ ｕｔ — ｄ ｔ ｄ ｎ ｄ ｔ ｉｓ ｓ ｏ ｈｅ ａ ｏ ｔｃ ｎ ｌ ｉ ， ｏ ｔ ｈ ｄ ａ ｃ ｂｅ ｖｉ ｈｅ ａ ｏ ｂｏ ｙ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ，ａ ｆ ｅ ｅ ｙ ｒ ｓ ｎｓ ｕｎ ｔｏｎ ｏ ｈ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓ ｃ ｌ ｕｌ ｅ ｉ ｇ ＦＥＭ ． Ｔｈｅ ｔｕ ｔ ｒ ｒ ｑｕ ｎｃ ｅ ｐｏ ｅ ｆ ｃ ｉ ｆ ｔ ｅ ｂ ｄｙ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｉ ａ ｃ ａｔ ｄ ｂｙ ｕｓｎ
Ｔｈｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｅ ｕ ｅ ｏ ｔ ｕｃ ｕｒ ｌｏｐ ｉ ｚ ｔｏ ｅ ｕｌｓ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｆ ｒ ｓ ｒ ｔ ａ ｔｍｉａ ｉ ｎ． Ｋｅ ｒ ：ａ ｏ ｔｃ ｒ ｓ ｏｎｓ ｎ ｌ ｉ ｙ ｗｏ ｄｓ ｃ ｕｓ ｉ ｅ ｐ ｅ ａ ａ ｙｓｓ；ＦＥＭ ；ＢＥＭ
基于计算机仿真的车辆性能优化设计研究
基于计算机仿真的车辆性能优化设计研究随着汽车工业的快速发展和市场需求的增长，车辆性能的提升变得越来越重要。
对于车辆制造商和设计师而言，如何通过科学的方法来优化车辆性能成为了一个重要的课题。
在此背景下，基于计算机仿真的车辆性能优化设计研究应运而生。
计算机仿真技术是将真实世界的情况模拟到计算机中进行模拟实验，以便进行合理的虚拟试验和分析。
在汽车领域，计算机仿真技术可以在不必进行实际试验的情况下，对车辆的性能进行全面的评估和优化，从而提高车辆的性能和可靠性。
下面我们将围绕计算机仿真技术来探讨如何利用它来进行车辆性能优化设计研究。
1. 车辆动力性能优化车辆动力性能是指车辆在行驶过程中能够产生的动力和加速性能，也是评价一辆车性能的重要指标之一。
通过计算机仿真技术，可以对车辆的动力系统进行模拟实验，如发动机和传动系统等。
这样可以大大降低试验成本，同时可以得到准确的数值模拟结果。
利用数据分析工具，可以对模拟结果进行分析，从而对车辆动力性能进行优化，提高车辆的加速性能和驾驶体验。
2. 车辆悬挂系统优化车辆悬挂系统是指车辆的悬挂系统，它的主要功能是支撑车身重量、缓和路面震动，提高车辆的舒适性和稳定性。
借助计算机仿真技术，可以对车辆悬挂系统进行有限元分析，模拟悬挂系统在不同路况下的反应。
通过对分析结果的研究，可以优化车辆的悬挂系统设计，提高悬挂系统抗震能力、悬挂舒适性和稳定性。
3. 车辆车身结构优化车辆车身结构是指车辆的外部造型和内部结构。
其中，外部造型是为了提高车辆的空气动力学性能，减少空气阻滞，从而提高车辆的性能；而内部结构则是为了提高车辆安全性能和可靠性。
通过计算机仿真技术，可以对车辆的车身结构进行模拟实验，并根据实验结果对车身结构进行优化设计。
对于提高车辆的空气动力学性能，可以通过优化车辆外形和增加气流导流装置等方式来实现。
4. 车辆安全性能优化车辆安全性能是指车辆在发生意外时，保障乘客和行人的安全性。
对于车辆制造商而言，提高车辆的安全性能是保障车主和乘客的生命安全的一项非常重要的任务。
基于虚拟计算的汽车排气系统声学性能研究
0 引言
随着汽车产业的迅猛发展， 汽车数量日益增多造成的噪声 污染， 已经严重影响人们的日常生活。 如何降低汽车噪声逐渐 引起人们的重视。 国外学者 Dmitry M.Stadnik[1]使用边界元 法研究三通穿孔管， 国内学者张扬[2]等使用有限元法研究排气 系统声学性能快速预测方法。 为了抢占市场， 如今新车型开发 时间越来越短， 仅凭经验及简单的计算公式来计算消声器性能 的办法已经跟不上现代项目开发节奏， 为此各种声学仿真软件 应运而生。 本文使用基于计算流体力学的有限体积法软件 GT-power， 对排气系统的声 学性能进行仿真计算， 以期达 到排气系统消声器预开发的目 的， 从而提供一条产品开发的 新途径。
小孔喷注消声器结构，进气管右端增 加堵头设计，声波及气流由进气管穿孔区 域流通。 此结构的优点是能过气流在小孔 区域高速喷注对低频噪声进行优化，缺点 是背压损失较大。
消声器进气端在上部中间位置，出气（按 尾管）端在左侧，内部结构包含了三迷路消音 器、赫尔姆兹消音器和扩张式消音器。
在进气管处增加打孔及堵头，利用小 孔喷注结构优化低频噪声， 通过尾管穿 孔，将尾管与赫尔姆兹消音器调音管一体 设计。
qiyekejiyufazhan 67
企业科技创新
保障。 低产油茶林经过改造后每公顷增产油茶果 2 250 kg， 按 照 2017 年 4 元 /kg 的市场价格计算， 每公顷增加产值可达到 9 000 元。
（2） 管子直线段长度。
1 排气系统的模型建立
本文采用 3D 软件进行建 模， 基于汽车企业提供的底盘 边界数据及动静态包络条件。
排气系统传统设计方法是 对一款新车进行排气系统开 发， 往往要经过设计、 试制、 试验、 改进设计、 试制、 试验 等二次或多次循环的过程， 反 复修改、 完善设计后才能定型 投产， 设计周期长， 消耗大。
计算机仿真技术在汽车ABS系统性能分析中的应用
学系统输出的实际车轮滑移率 ,反馈气压值与制动 管路压力值求和后 ,再输入给汽车动力学系统 。汽 车动力学系统模块就是整车模型 、制动器模型和轮 胎模型的体现 ,如图 1 所示 。
图 1 制动系统仿真框图
1. 1 轮胎仿真框图
轮胎仿真框图输入为轮速和车速 ,合成后由滑 移率函数模块计算出车轮的实际滑移率 ,由附着系 数模块计算出附着系数输出值 ,如图 2 所示 。
2. 1 路面对汽车 ABS 系统性能的影响
本文研究了汽车在 4 种不同路面上的直线制 动情况 。仿真结果见表 1 。
表 1 50km/ h 空载仿真结果
制动效果
路面情况 干混凝土路 湿混凝土路 土路
结冰路
附着系数 0. 90～0. 75 0. 80～0. 70 0. 70～0. 65 0. 45～0. 25
由表 2 仿真数据可见 ,初速度越小 ,制动时间 越 ,制动距离越短 ,制动越平稳 。但车速增大后 , ABS 系统仍能较好地发挥作用 ,制动时间 、制动距 离都基本能控制在安全范围内 。另一方面 ,不同的 初速度应选择不同的门限值 ,初速度越大 ,所选门 限值的绝对值应越大 。
2. 3 载荷对客车 ABS 系统性能的影响
2 仿真结果分析
本文以国产中通 L C K6606D 豪华中型客车为 研究对象 。利用仿真模型 ,对影响汽车 ABS 系统 性能的不同因素 (路面 、初速度 、载荷等) 进行了仿
图 5 前轮车速和轮速 图 6 后轮车速和轮速
图 7 前轮滑移率 图 8 后轮滑移率
80
2009 年 2 月 中国制造业信息化 第 38 卷 第 3 期
目前对车辆动力学系统建模大多采用 MA T2 LAB/ SIMUL IN K 软 件 。MA TLAB 是 美 国 Mat h Works 公司于 1984 年推出的“Mat rix Laboratory” (缩写为 MA TLAB) 软件包 。1990 年 Mat h Works 公司为 MA TLAB 提供了一个新的控制系统模型 , 即图形输入与仿真工具 ,并定名为 SIMULAB ,在 1992 年正式改名为 SIMUL IN K。SIMUL IN K 是 为 MA TLAB 模拟动态系统而提供的一个面向用 户的交互式程序 ,它采用鼠标驱动方式 ,允许用户 在屏幕上绘制框图 ,模拟系统并能动态地控制该系 统 。它 还 提 供 了 两 个 应 用 程 序 扩 展 集 , 分 别 是 SIMUL IN K EXTENSIONS 和 BLOC KSETS。 SIMUL IN K EXTENSIONS 是支持在 SIMUL IN K 环境中进行系统开发的一些可选择的工具类应用 程序[1 ] 。本文利用 MA TLAB/ SIMUL IN K 仿真软 件 ,采用 P1R4 控制逻辑的逻辑门限控制方法对 ABS 性能进行了仿真研究 ,主要分析了当外界或 汽车参数变化时 ABS 系统的工作性能 。
探析计算机仿真5种方法在汽车工程中的应用
探析计算机仿真5种方法在汽车工程中的应用计算机仿真是指通过计算机模拟现实世界中的物理过程或系统行为的过程。
在汽车工程中，计算机仿真可以帮助工程师们提前了解和评估汽车设计、性能和安全等方面的表现，从而提高设计效率和降低开发成本。
目前主要有以下五种方法在汽车工程中广泛应用：1. 动力学仿真：动力学仿真是通过建立整车动力学模型，模拟汽车在不同行驶状态下的运动和行为。
它可以帮助工程师们分析汽车的悬挂系统、转向系统、制动系统等对汽车行驶稳定性和操控性能的影响，优化动力总成的匹配，预测车辆的燃油消耗和排放等情况。
2. 碰撞仿真：碰撞仿真主要用于模拟汽车在碰撞事故中的行为和损伤情况。
通过建立包括车身结构、车灯、玻璃等在内的完整车辆模型，工程师们可以模拟不同碰撞情况下车辆的变形程度和受力分布，预测车辆的安全性能，优化车身结构和材料，减少碰撞对驾乘人员的伤害。
3. 流体力学仿真：流体力学仿真主要用于模拟汽车外部流场和内部流动。
通过建立包括车辆外形在内的三维模型，工程师们可以模拟车辆在不同速度和风向下的空气流场，优化车辆的空气动力学性能，减少空气阻力和提高燃油经济性。
流体力学仿真还可以用于模拟汽车内部风道和空调系统的流动，分析和改善车内空气质量和乘坐舒适性。
4. 热传递仿真：热传递仿真主要用于模拟汽车发动机、排气系统、冷却系统等的热传递和温度分布情况。
通过建立包括涡轮机、气缸、冷却器等在内的系统模型，工程师们可以优化冷却系统的设计和组成，提高发动机的散热效果，减少零部件的热应力和磨损，提高发动机的可靠性和寿命。
5. 声学仿真：声学仿真主要用于模拟汽车产生的噪声和振动。
通过建立包括发动机、轮胎、车身等在内的模型，工程师们可以模拟汽车在不同行驶条件下产生的噪声和振动，分析其来源和传播途径，优化车辆的隔音和减振措施，提高驾乘舒适性。
计算机仿真在汽车工程中的应用广泛且重要。
通过这些仿真方法，工程师们可以更加准确地预测汽车在不同条件下的表现，优化设计方案，提高汽车的性能和安全性。
某型车消声器性能仿真分析的开题报告
某型车消声器性能仿真分析的开题报告1. 研究背景和意义汽车消声器是一个非常重要的部件，能够有效地降低汽车发动机排放的噪声和振动，提高车辆的运行稳定性和乘坐舒适性。
然而，传统的汽车消声器往往设计简单，优化难度大，同时，材料和制造成本也较高。
因此，通过运用现代仿真技术对消声器进行性能优化设计，能够提高消声器的工作效率，降低成本，这对于推动汽车行业的发展将具有重要的推动作用。
2. 研究目的和内容本项目旨在运用计算机仿真技术对某型汽车消声器进行性能仿真分析，通过对消声器进行优化设计，提高其降噪效果，并减小其材料成本。
具体研究内容包括：1）分析某型车的消声器结构和相关参数，构建数值模型；2）选取合适的仿真软件，进行声波传播和振动特性的数值模拟；3）对数值仿真结果进行分析和评价，优化消声器的设计方案；4）验证优化结果的正确性和可行性，并评估其降噪效果和成本优势。
3. 研究方法和技术路线本研究采用以下方法和技术：1）借助3D建模软件对某型车的消声器进行建模，提取结构和参数信息；2）对消声器的声波传播和振动特性进行数值模拟，采用有限元方法模拟动态响应，并利用声学模拟软件模拟其声学效果；3）运用多目标优化算法，对优化目标进行设定，确定最有优的设计方案；4）对仿真结果进行分析和优化，比较不同设计方案的优缺点，并选择最佳的设计方案进行实际验证。
4. 预期结果和意义本项目预期将优化某型汽车消声器的设计方案，实现降噪效果的提升和成本的降低。
具体成果有：1）构建某型车的消声器的数值模型，并验证其准确性；2）对消声器的振动模式和声学效果进行模拟分析，优化设计方案；3）提供一种基于计算机仿真的汽车消声器设计方法，为汽车消声器的优化设计提供一种新的思路和路径。
本项目研究结果有助于推动汽车行业的发展，提高汽车的行驶舒适性和安全性，也有助于减小消声器的成本，促进汽车环保产业的发展。
汽车消声器声学性能仿真分析与优化
汽车消声器声学性能仿真分析与优化作者：王志杰来源：《价值工程》2018年第08期摘要：基于传递导纳和声学有限元的相关理论，利用LMS Virtual Lab声学软件，仿真计算了消声器的插入损失和传递损失，随后通过在内部隔板上增开小孔的方法对原消声器进行了优化，并分析了不同孔径对消声性能的影响。
优化结果表明，在消声器隔板上开孔可以使消声器在低频范围内的消声性能得到显著提高，进而为消声器的研发设计提供了理论基础。
Abstract： Based on the transfer admittance and acoustic FEM theory， insertion loss and transmission loss of the vehicle muffler were analyzed with software LMS Virtual Lab. Then by perforating holes on the muffler baffle， the muffler was optimized， and the effect of different apertures on the muffler preference were analyzed. The optimization result show that perforating holes on the muffler baffle can improve the muffler performance at low frequency range significantly，which provided a theoretical basis for the design of the muffler.关键词：导纳；插入损失；传递损失；优化Key words： admittance；insertion loss；transmission loss；optimization中图分类号：TK411+.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）08-0171-04消声器作为汽车排气系统组成部分，作用十分显著，消声器的噪声则是衡量消声器品质的主要指标之一。
探析计算机仿真5种方法在汽车工程中的应用
探析计算机仿真5种方法在汽车工程中的应用计算机仿真是一种利用计算机技术进行工程分析和应用的方法。
在汽车工程中，计算机仿真具有非常广泛的应用，可以对汽车的设计、材料、结构等进行分析和优化。
本文将对计算机仿真的5种方法在汽车工程中的应用进行探析。
1. CAD/CAE方法CAD（计算机辅助设计）和 CAE（计算机辅助工程）是计算机仿真的两种基本方法。
CAD 方法主要用于对汽车的设计进行模拟和优化，例如对汽车外观和内部布局进行模拟设计。
而 CAE方法主要用于对汽车的结构、强度、刚度和振动等进行分析，例如对汽车各个零部件的应力分析和优化。
CAD/CAE方法中，常用的软件包括Pro/Engineer、CATIA等。
2. CFD方法CFD（计算流体力学）方法是一种利用计算机技术对流体流动进行分析和预测的方法，可以用于对汽车的空气动力学和热力学性能进行分析和优化。
例如可以对汽车的气流进行优化，从而降低汽车的风阻、降低油耗。
常用的CFD软件包括Fluent、Star-CD等。
FEM（有限元分析）方法是一种计算机仿真技术，用于对汽车结构的力学特性进行分析和优化。
例如可以对汽车的整车刚度、变形和疲劳寿命进行分析和优化。
对于汽车的轻量化和高强度化，FEM方法可以起到非常重要的作用。
常用的FEM软件包括ABAQUS、ANSYS 等。
VPD（虚拟样机设计）方法是一种计算机仿真技术，通过实时的虚拟仿真和测试，可以对汽车的功能、性能和可靠性进行预测和分析。
例如可以对汽车的驾驶、操控、舒适性、安全性等方面进行分析和优化。
常用的VPD软件包括CARSIM、DYNA4等。
总之，计算机仿真技术在汽车工程中具有非常广泛的应用，可以对汽车的各个方面进行分析和优化，从而提高汽车的性能、质量和效益。
各种计算机仿真方法的应用需要根据实际情况和需求进行选择和组合，以达到最优化的效果。
基于LMS Virtual.Lab 的整车振动及声学响应分析
基于LMS b的整车振动及声学响应分析邢玉涛李燕洪燕田冠男奇瑞汽车有限公司公用技术院CAE设计仿真和方法部摘要：本文介绍在整车开发过程中利用LMS b进行模态综合分析，计算整车模态及关键点传递函数，并在整车模态分析基础上结合试验测试结果预测分析地板、座椅导轨及方向盘的振动，利用LMS b声学模块计算车内驾驶员耳侧声压响应，为后期试验调校提供参考依据。
关键词：整车NVH；模态综合；振动噪声1.概述在现代汽车设计过程中，CAE分析起到越来越重要的作用，在汽车设计初期即可快速的取得结果，从而取代后期大量的试验，使得汽车设计周期大大缩短，降低研发成本。
而作为汽车性能重要指标的NVH在现代汽车市场中越来越受到人们的重视，也成为许多厂家核心竞争力的一部分，涉及车辆的振动噪声问题已经成为汽车技术领域的一个研究热点。
随着国内整机厂汽车CAE技术的成熟，利用CAE技术模拟汽车NVH问题已经不仅仅局限于零部件及子系统的模态，基于整车模型的整车振动和噪声响应的模拟预测技术也已经逐渐被掌握。
在设计的虚拟样机阶段即可预测振动噪声水平，以便及时的更改设计，达到可接受的振动噪声水平。
发动机是汽车主要的振动和噪声源。
发动机怠速时产生的振动与噪声水平是汽车用户对汽车NVH 性能的第一感觉。
本文运用LMS b 软件对由发动机怠速引起车内方向盘的振动及乘员耳旁的噪声分析进行方法研究。
2.整车模型的建立整车模型是一个复杂的系统，本文以目前公司正在研发的某款车型为例，构建整车模型。
所用整车模型节点有1,649,400个，单元有1,925,038个，包括Trimmedbody、前后悬、轮胎、动力总成及排气系统等。
由于模型庞大，直接建立整车模型进行模拟分析不但耗时巨大，而且不利于子系统模型的准确性判断。
因此，本文采用LMS.VirtualLab中的模态综合法进行计算，即先分系统计算模态，最后进行模态综合的方法分析整车振动和声学响应。
将整车模型分为Trimmedbody、前悬架、后悬架及动力总成和排气系统四个系统，其中转向系统包含在Trimmedbody中，以便转向杆与转向横拉杆之间MPC的建立。
汽车排气消音器的声学特性仿真及其改进研究
汽车排气消音器的声学特性仿真及其改进研究汽车排气消音器的声学特性仿真及其改进研究摘要：随着汽车产业的快速发展，城市交通日益拥堵，汽车噪音对人们生活和环境的影响越来越大。
汽车排气消音器作为减少汽车噪音的重要组成部分，其声学特性的研究和改进对于提高汽车静音性能具有重要意义。
本文通过对汽车排气消音器的声学特性的仿真模拟和改进研究，分析了其在降噪性能、风阻特性和排放效率方面的相关影响，为汽车噪音的控制和减少提供了理论依据和技术支持。
1. 引言汽车排气消音器是汽车排气系统的重要组成部分，主要用于降低汽车排气噪音和改善驾驶舒适度。
现有的消音器结构和材料在一定程度上能够降低噪音，但仍然存在一些问题，如消音效果不佳、重量大、造价高等。
因此，对汽车排气消音器的声学特性进行仿真模拟和改进研究具有重要的现实意义。
2. 声学特性仿真模型的建立针对汽车排气消音器的声学特性的仿真研究，需要建立合适的声学模型。
这个模型可以通过有限元方法、边界元方法、声管法等多种方法来建立。
其中，有限元方法在声学仿真中应用最为广泛。
通过对消音器的输入边界条件、材料特性和结构参数进行建模和分析，可以模拟出其在不同频率下的声学特性。
3. 降噪性能的改进研究降噪是汽车排气消音器最基本的功能之一。
为了提高消音器的降噪性能，可以通过优化消音器内部的声学结构和材料来实现。
例如，在消音器的进、出口处设置多级噪声反射板，可以有效地抑制噪声的传播。
同时，合理选择消音器的填充材料和声学隔离材料，也可以改善消音器的降噪效果。
利用仿真模拟，可以优化消音器的结构设计，提高降噪性能。
4. 风阻特性的改进研究除了降噪性能外，消音器的风阻特性也是需要考虑的。
较大的风阻会降低发动机的输出功率，造成汽车的燃油消耗增加。
因此，对消音器的风阻特性进行优化也十分重要。
通过仿真模拟和试验验证，可以优化消音器的内部流道结构，降低风阻，提高汽车的动力性能和燃油经济性。
5. 排放效率的改进研究汽车排气消音器还可以对汽车的排放效率产生影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无法用于早期没有实际模型的情况, 因此需要采用 计算机仿真( CAE) 技术进行预估 . 有限元法是进行 结构动力学计算的有效方法 , 但当包括车身和声腔 的整车模型都采用有限元法进行计算时 , 则会耗费 大量机时 ; 而利 用边界元 技术能大 大缩短计 算时 间, 并能保证计算精度 [ 3] . 文中针对一卡车乘员室
Acoustic Analysis of Auto Body Using CAE Method
L I Z ai w ei
( Schoo l of Infor mat ion and Comput er Science, Zhejing U niv ersity of F inance & Economics, Hang zhou 310012, China)
图 3 路面激励下的驾驶员耳部 声压响应曲线 Fig. 3 Acoustic response at the driver! s ear due to road excitation
2. 3
声学计算 计算车身结构的频率响应时 , 在车身与车架连
接处的悬置点施加一个从 1 H z 起, 以 1 H z 为步长 增加到 150 H z 的白噪 声激励, 同时约束其他 3 个 悬置点 x , y , z 3 个方向的自由度; 然后将壁板的振 动速度分布传给边界元模型作为声学计 算的边界 条件, 在边界元软件 L MS/ SYSNOISE 中计算驾驶 员耳部的全局声压响应; 最后得到驾驶员耳部的声 压响应曲线( 见图 3) . 可以看出, 车内声压响应在 59 H z 处有一个声 压峰值, 达到了 75 dB. 从模态计算结果可以看出 , 这可能是因为车 身结构第 7 阶模态与乘 员室声腔 的第 1 阶模态比较接近, 两者发生耦合而引起的 ,
第 6 卷第 2 期 2007 年 4 月
江 南 大 学 学 报( 自 然 科 学 版 ) Journal of Southern Yangtze University( Natural Science Edition)
V ol. 6 Apr.
No . 2 2007
文章编号 : 1671- 7147( 2007) 02- 0197- 03
2
2. 1
数值分析
建立数值模型
振声系统分析一般包括两个模型 : 描述结构振 动性能模型和描述声腔声响应模型 . 文中采用有限元前处理软件 ( H YPERM ESH ) 进行车身有限元建模 ( 见图 1) , 此模型不包括发动
第2期
李在伟等 : 利用计算机仿真技术进行汽车声学特性分析
[ 6]
199
作者简介 : 李在伟 ( 1971- ) , 男 , 四川资阳人 , 讲师 . 主要从事计算机辅助设计以及计算 机仿真研究 . Email: lzw 1012@ 163. com
198
江 南 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版)
第6卷
样机, 采 用有限元 法与边界 元法相结 合的方法 对 NVH 特性进行分析. 通过模态分析得到 了车室结 构和车室空腔模态频率, 并通过对耦合系统声学频 率响应的分析, 得到了车室内关键点的声压响应.
机、 座椅和内饰 . 玻璃采用脆性材料模拟 , 车身壁板 均采用低碳钢材料 . 整个车身结构有限元模型共包 括 21 500 个壳单元和 22 400 个节点 .
1
理论基础
为了得到乘员室的声压响应 , 首先计算车身结
构在真空中的振动响应, 然后将所得到的节点速度 响应传给声学分析模块, 并作为它的边界条件 . 为 了得到车身结构在路面激励下的响应 , 假定在车身 与车架连接的悬置位置施加一白噪声激励 f ( ) = 1 , 为激励圆频率. 车身壁板结构的位移响应可 H( ) u( ) = f ( ) H( ) = K + i D 2
身结构与声腔模态频率( 见表 1) .
表 1 结构模态和声腔模态对比 Tab. 1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9ห้องสมุดไป่ตู้10 Contrast of structural modes and air cavity modes 结构模态 / H z 28. 64 33. 11 37. 24 42. 93 47. 01 56. 35 60. 14 65. 27 77. 42 89. 16 声腔模态 / Hz 58. 73 72. 34 86. 35 92. 32 125. 89 137. 48 140. 86 158. 11 163. 20 169. 14
图1 Fig. 1
乘员室车身结构有限元模型
Finite element model of the auto body
通过下式计算 ( 1) M ( 2) 式( 1 ) 采用有限元法计算. H ( ) 为动态刚度矩阵 其中 : K 为刚度矩阵 ; D 为阻尼矩阵 ; M 为质量矩阵 . 这样位移响应可表示为 u( ) = H- 1 ( ) f ( ) ( 3) 当位移乘以 i , 则可得到速度响应. 由于只有 板面的法向速度才能用于声学计算 , 所以必须对每 个速度矢量乘以一法向矢量 n( 指向空腔外部 ) . 从 而得到结构的速度响应 vn ( ) = i H ( ) f ( ) n ( 4) 式中, vn ( ) 为结构单元的法向速度, 车内某一点的 声压响应可以通过对速度矩阵左乘影响 系数矩阵 b ( ) 得到 . 这一步采用边界元法计算, 这样车内声 压的频率响应就可以表示为 p i ( ) = bT ( ) vn ( ) = i bT ( ) H- 1 ( ) f ( ) n
2 3
( 5)
图 2 室内声腔边界元 模型 Fig. 2 Boundary element model of inner air cavity
影响系数矩阵 b ( ) 可以通过 H elmholt z 积分 方程计算 , 于是, 用有限元计算得到的结构壁板速 度响应就应用到内部声压计算中 . 把壁板中所有单 元的声压响应相加得到该点的整体响应
Abstract: Recent ly, co mf ort has become an import ant t arg et f or ev er y aut omo tive com pany. Desig ners are seeking t he precise and t ime saving method to perfo rm t he aut om ot iv e NVH analy sis. T he numerical method is get t ing mo re att ent ion because o f it s merits of cost s and tim e saving. In t his st udy, the m odel and acoust ic analyses are perf orm ed on a t ruck body using CAE met ho d. In det ails, as t o t he acoust ic analy sis, t o g et t he dy namic behavior o f t he aut o bo dy st ruct ure, a frequency respo nse funct ion of t he bo dy str uct ure is calculat ed by using F EM. T he pr essure response of t he int er io r aco ustic do main is solved by bo undary elem ent met hod ( BEM ) . T he r esult s can be used f or st ruct ur al optim izat ion. Key words: acoust ic r espo nse analysis; FEM ; BEM
利用计算机仿真技术进行汽车声学特性分析
李在伟
( 浙江财经学院 信息学院, 浙江 杭州 310012) 摘 要: 运用 CAE 技术对一卡车乘员室进行模态和噪声分析 , 发现声压响应峰值所对应的频率 ,
使后期的结构优化更有针对性. 具体计算声压响应时, 首先应用有限元法计算车身结构在路面激 励下的频率响应, 然后将计算所得的结构壁板速度响应作为内部声腔的边界条件 , 并采用边界元 法计算了乘员室内驾驶员耳部的声压响应. 关键词: 声学响应分析 ; 有限元法 ; 边界元法 中图分类号: T P 391. 9 文献标识码 : A
近年来 , 由于国内交通运输业的发展 , 使乘用 车朝着高速化、 轻量化发展 , 由此带来的噪声问题 越来越突出, 同时人们对乘坐舒适性的要求也越来 越高[ 1] . 因此 , 解决车内噪声问题 , 提高乘坐舒适性 已成为汽车工业发展的一个重要课题 . 试验虽能方 便、 准确地检验汽车振动噪声 ( NVH ) 特性 [ 2] , 但它
NAST RA N 进行了模态计算
, 得到自由状态下车
因此应修改它们的模态特性以解除耦合 , 达到降噪 的目的. 消除耦合 的过程中, 由于声腔模 态频率主 要由空气密度和其几何形状决定, 而通常改变声腔 的几何形状非常困难, 所以应修改和优化车身壁板 的厚度或形状 , 使结构的固有频率尽量远离该频率 段声腔的固有频率 .
参考文献:
[ 1] 马天飞 , 林逸 , 张建伟 . 利用 声固耦 合模 型进行 轿车 车室 内噪声 的仿 真分析 [ C] / / 2003 年 M SC 中国 用户论 文集 , 上 海 : M SC Softw are 公司 , 2003: 51 61. [ 2] 梁新华 , 朱平 , 林忠钦 , 等 . 有限元法与试验法相结合进行客车车架结 构分析[ J] . 机械设计与研究 , 2004, 20( 6) : 65 67. L IA N G Xin hua, ZH U P ing, L IN Zhong qin, et al. FEM and ex per iment al metho d applied to str ucture analysis of a city bus fr ame[ J] . M achine Desig n and Resear ch, 2004, 20( 6) : 65 67( in Chinese) . [ 3] 黎胜 , 赵德有 . 用有限元 / 边界元方法进行结构声辐射的模态分析 [ J] . 声学学报 , 2001, 26( 2) : 174 179. LI Sheng, ZH A O De you. M o dal analy sis o f str uctural aco ustic radiation using FEM / BEM [ J] . A cta A cust ica, 2001, 26 ( 2) : 174 179( in Chinese) . [ 4] M ar burg S. Ex per imental v erificat ion of str uctural - acoustic modeling and desig n optimizatio n[ J] . Jo ur nal o f Sound and V ibration, 2002, 252( 4) : 591 615. [ 5] 孙凌玉 , 吕振华 . 有关汽车内部声场模态分析的几点讨论 [ J] . 汽车工程 , 2003, 25( 1) : 74 77. SU N Ling yu, LU Zhen hua. Discussions o n modal analy sis of inter ior acoustic field[ J] . A uto motiv e Engineer ing, 2003, 25 ( 1) : 74 77( in Chinese) . [ 6] A miy a R M o hanty. Structure borne noise r educt ion in a tr uck cab interior using numer ical techniques[ J] . A pplied Acous tics, 2000, 59: 1 17.