基于汽车内饰轻量化的nvh性能开发及应用

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1、AT&MFIELDOFVISION2014中国汽车轻量化技术国际研讨会论文选登基于汽车内饰轻量化的NVH性能开发及应用摘要：结合汽车内饰材料开发实践，阐述了以NVH性能为目标的汽车内饰轻量化开发工程控制方法及机理。结合某乘用车车型开发，以前壁板隔音垫与车门吸声材料的轻量化设计验证为例，提出一种内饰材料轻量化的NVH性能开发方法。通过SEA仿真和道路测试,全面评估和验证了其优化效果。在质量减轻高于50%情况下，显著提升了行驶工况中的车内声品质。关键词：汽车内饰轻量化前壁板隔音垫吸声材料NVH性能中图分类号：U465文献标识码：B长安汽车股

2、份有限公司汽车工程研究总院刘宏玉张军章晓轩刘从光令宇龙马壮壮汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室“空气声”传递路径的中高频噪声阻隔与吸收耗散。所以对于汽车内饰部件的轻量化设计在汽车工程开发上可行性较高，涉及到的设计变更工作较少。近年来，汽车内饰的轻量化已成为汽车业界研究关注的热点。Zhang，Q利用整车级的统计能量分析模型提出一种轻量化声学包装的NVH性能目标设定与分解方法。ArnaudDuval提出声学包装轻量化的不同材料组合概念。但上述文献资料较少对声学包装轻量化及其NVH性能进行系统性和工程化的研究。本文结合汽车内饰开发的实践过程

3、，阐述了以NVH性能为目标的内饰材料开发工程控制方法及机理。以前壁板隔音垫部件和车门内饰吸声材料的轻量化为例，提出具体可行的设计方案。1引言目前汽车工业正面临能源、环保与安全舒适三大课题，其有效解决方法包括汽车轻量化以及新能源汽车的开发。传统动力汽车所用燃料的60%消耗于其自质量，如果整车质量减轻10%，可降低油耗10%～15%，因而汽车轻量化成为汽车行业的重要发展趋势。通常汽车轻量化途径：一是使用轻质金属及非金属材料等替代材料；二是进行车辆结构优化设计。然而，车身结构轻量化无疑会对汽车车身整体结构强度、刚度及动态性能产生重要影响。为此

4、，汽车车身金属部件的轻量化开发需要全面系统地评估及验证。对于汽车内饰零部件，如隔音隔热垫、地毯、顶棚和吸声材料等，其设计开发的功能性较单一，主要是对车内2014年第10期汽车工艺与材料AT&M1AT&MFIEL视界FAT&MDOVISION起汽车业界的关注，其研究与应用较少。汽车内饰轻量化主要技术：a.轻质基材的应用技术，如低密度、高倍率发泡、多孔吸声纤维材料等；b.新型复合型声学材料结构的应用，如微穿孔复合型、多层棉毡或发泡层组合替代传统的“软硬”双层组合的声学结构；c.基于多属性优化设计的轻量化应用技术，如合理地分配内饰声学材料的设

5、计布局以及对其形状、厚度、高密度隔声层材料等进行分布；d.基于制造或安装工艺的轻量化应用技术，如采用粘接替代以凸焊螺柱卡接的内饰件安装方式等。汽车内饰轻量化工程开发关键是在整车轻量化开发控制下，基于噪声传递路径与声源对车内贡献量分析的前提下，将汽车内饰材料的传声损失和吸声性能同时作为NVH性能设计优化的两个关键参数，以替代仅仅关注传声损失性能的传统式开发。内饰材料轻量化的开发应结合测试与仿真分析等多种手段，以NVH性能和轻量化为目标，逐级设定与分解内饰材料的技术指标以及“V型”开发模式；逐级验证和优化各开发目标的达成。2汽车内饰轻量化开

6、发策略及工程控制2.1汽车声学包装内饰材料与NVH性能噪声振动控制是基于源、路径和响应的三要素进行分别控制，而汽车NVH性能开发则主要集中于激励源与传递路径。汽车声学包装主要用于解决空气传播路径的噪声问题，在密封性和隔吸声性能等方面进行噪声控制。狭义的汽车声学包装部件可以分为吸声型、隔声型和密封型。通常隔声材料包括PVC、EVA或EDPM等；吸声型材料包括有棉毡类、PU发泡类等。吸声材料一般为多孔性介质，隔声性能较差，其吸声性能评价指标为吸声系数。吸声是指空气中的声波在通过或入射到介质界面损失声能的过程，当声波进入多孔性介质内，部分声能

7、转变成为热能而耗散。影响材料吸声性能的因素包括流阻、孔隙率、结构因子、厚度、密度以及温、湿度等环境条件。隔声材料主要作用为阻隔声音传播，评价隔声材料性能的主要指标为传递损失（STL），其声传递损失的定义为入射声功率与透射声功率之比的对数值。均质材料的隔声性能满足质量原理，即密度越高，隔声性能越好，当材料面密度增加一倍，隔声量增加约6dB。汽车上常用的声学包装材料，一般采用隔吸声型的组合结构类型，由不同的隔声层和吸声层组合。汽车声学包装内饰材料分布见图1。顶盖内衬3前壁板隔音垫轻量化开发及验证3.1新型轻量化隔音垫开发设计前壁板隔音垫安装

8、在前壁板上驾乘人员空间一侧，能够有效地衰减动力传动总成和前轮胎等声源传递到车内的噪声强度，其对车内噪声和声品质水平起着重要作用，是车身声学包装NVH性能开发中最核心和关键的声学部件。目前，在汽车上广泛应用的