基于传递路径分析方法的车内低频结构噪声识别与控制

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1、天津大学博士学位论文基于传递路径分析方法的车内低频结构噪声识别与控制IdentificationandControlofVehicleInteriorLow-frequencyStructure-borneNoiseBasedonTransferPathAnalysisMethod一级学科：动力工程及工程热物理学科专业：动力机械及工程作者姓名：徐猛指导教师：张俊红教授天津大学机械工程学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰

2、写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日

3、中文摘要车内噪声是车辆NVH性能的主要指标之一，直接决定着整车的性能品质和车型的市场竞争力，而车内低频结构噪声形成机理复杂，其不仅与车身及车内空腔的动力学特性有关，两者的相互作用也对车内低频结构噪声有着极为重要的影响。因此，面对激烈的市场竞争和不断加快的车型开发趋势，如何快速、准确地实现车内低频结构噪声的有效识别和控制是汽车研发领域面临的重要研究课题之一。本文以建立一套车内低频结构噪声快速识别和有效控制的技术流程为目的，开展车内低频结构噪声生成机理及其控制策略的基本理论及关键技术研究，提出多种优化及改进方法。为了实现车内噪声的结构路径和空气路径的同

4、步分析，完成车内低频结构噪声的快速识别，本文以实际开发的某款车型为研究对象，基于OPAX法分析原理建立了包括结构和空气路径的车内噪声全路径模型，同时识别了激励力和声学载荷，并通过单一源求逆法验证了载荷识别结果的可靠性。结果表明：发动机1600rpm工况车内噪声过大主要由排气噪声的空气路径引起，而2700rpm工况车内噪声主要由左悬置X向与吊耳1的Z向等结构路径引起，对其噪声控制应从内饰车身的传递路径方面考虑，而控制结构激励载荷的效果将不明显，最终为发动机2700rpm工况的结构噪声控制指明了方向。为了获得更真实、可靠的白车身动力学仿真模型，本文改进

5、了车身动力学仿真模型的建模方法，建立了一套仿真模型与试验数据相互指导的方法，即仿真模型分析数据指导试验模态测试，反过来试验模态分析结果优化仿真模型。以实际样车为研究对象，基于仿真动力学模型，采用改进的有效独立模态平均加速度振型加权法指导试验模态测试，不仅保证模态振型的独立性而且考虑了不同模态振型的区别，高效地获得可信的试验模态数据，同时利用模态置信度贡献量分析方法及灵敏度分析方法确定了仿真模型的优化位置和参数。结果表明：优化后仿真模型的一阶扭转和一阶弯曲模态均满足模态频率误差低于5%，模态置信贡献度大于0.8的要求，即优化后的仿真模型与试验结果具有

6、更接近的模态频率和更高的模态振型一致性，建立了更准确的车身动力学仿真模型。为了建立更准确的内饰车身声-固耦合动力学模型，本文分析了车内空腔动力学特性，基于已优化的车身仿真动力学模型，采用耦合面映射技术建立了车身的声-固耦合模型，并结合试验识别的载荷搭建了整车的声-固耦合混合模型，依据模态叠加法完成了混合模型的车内噪声预测。结果表明：在发动机怠速和2700rpm两个工况，试验与预测的车内声压级在频域上趋势相同，集中主要能量I的二阶和四阶频率上两者尤为接近，从而验证了预测结果的准确性和模型的可靠性。针对车身黏贴阻尼材料位置的优化问题，本文改进了面板贡献

7、量分析方法，提出了多工况多场点多频率的面板贡献量系数，避免传统的分析方法可能对不同工况、场点和频率的声压产生的不良影响。以实际样车的两种工况、两个场点的四个主要频率为控制目标，根据工况和场点的重要性不同赋予不同的权重因子，最终得到了综合考虑工况、场点和频率的综合面板贡献度，确定了车身黏贴阻尼的位置。针对车身黏贴阻尼材料位置的优化问题，本文又提出了模态应变能加权平均法，从而考虑了不同阶次模态振型对车内噪声的影响，通过对实际开发样车在关心频带内的两个全局模态和五个局部模态的模态应变能分析，给出了阻尼材料的黏贴位置。进一步对比了改进面板贡献量分析方法与模

8、态应变能加权平均法的分析原理和结果，最终给出了以改进的面板声学贡献量分析法为主，模态应变能加权平均法为参考，综合设计阻尼材