车身噪声传递函数的全局灵敏度分析及稳健优化设计硕士学位论文

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1、硕士学位论文车身噪声传递函数的全局灵敏度分析及稳健优化设计Globalsensitivityanalysisandrobustoptimaldesignforcarbody’snoisetransferfunctionbyNIEZuoxingB.E.(NanhuaUniversity)2009AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversit

2、ySupervisorProfessorYUDejieFebruary,2012硕士学位论文学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：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学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和

3、电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日69硕士学位论文摘要随着人们对乘坐舒适性要求的不断提高，汽车NVH性能的研究正蓬勃发展。作为汽车NVH性能的重要指标，车身噪声传递函数反映的是车身结构与内部空腔间的声学特性，它能够在车身设计阶段就通过声固耦合分析准确预估，从而尽早发现和修正潜在的设计问题，为车内噪声预估和控制提

4、供依据。因此，在汽车工程领域对车身噪声传递函数的研究工作越来越受到设计师的重视。本文以某型轿车为例，在建立汽车车身声固耦合模型的基础上，计算出从悬置点到驾驶员右耳处的车身噪声传递函数，并建立了基于响应面法的结构声学模型，在采用Sobol'法对车身噪声传递函数进行全局灵敏度分析后，将灵敏度分析甄别出的参数用于车身噪声传递函数的6稳健优化设计中。论文主要研究工作如下：(1)建立了某型轿车车身结构和车内声腔的有限元模型，并对车身结构进行了模态分析。为了更直观了解车内噪声水平，在建立声固耦合系统的基础上，通过施加单位简谐激励，得到了由车身前悬架左侧弹簧处到驾驶员右耳旁的噪声传递函数，确

5、定了声压峰值及相应频率。(2)针对采用精确有限元模型分析时间长、计算效率低的问题，通过拉丁超立方采样，采用最小二乘拟合方法建立了驾驶员耳旁噪声声压级均方根值和车身一阶固有频率的二阶多项式响应面模型，并对所得到的近似模型采用相对误差曲线、复相关系数及修正的复相关系数以及假设检验三种方法进行了误差检验，验证了近似模型的准确性。最后将多项式响应面模型成功运用于后续的全局灵敏度分析和稳健优化设计中，有效降低了计算工作量。(3)针对局部灵敏度分析方法不能考虑参数的概率分布、不能适用参数大范围变化及分析各参数之间交互作用等局限，将Sobol'全局灵敏度分析法引入到汽车噪声传递函数的灵敏度分

6、析中。在合理定义参数分布情况的前提下，对某型轿车的车身噪声传递函数进行基于Sobol'法的全局灵敏度分析，得到了各参数的一阶及总体全局灵敏度系数，有效甄别出了对驾驶员耳旁声压影响较大或交互作用明显的板件，为后续优化工作提供了有效指导。(4)针对传统确定性优化方法不能考虑参数不确定因素的问题，为了提高设计稳健性，提出了基于6的车身噪声传递函数稳健优化设计方法。该方法能够考虑设计变量、约束条件和目标函数的不确定性信息，不仅能优化目标函数、提高系统可靠性要求，还能够69硕士学位论文使系统响应均方差最小化。以全局灵敏度分析甄别出的板件为优化设计变量，以车身总质量和一阶模态频率为约束条件

7、，驾驶员耳旁声压级响应均方根值为目标函数，在基本随机变量概率特性已知的情况下，对车身噪声传递函数进行了6稳健优化设计，与传统确定性优化设计的对比表明了该方法的有效性。本文在有限元分析、试验设计、响应面近似模型、Sobol'全局灵敏度分析和6稳健优化设计的基础上，建立了车身噪声传递函数全局灵敏度分析稳健优化设计的一体化流程，研究成果具有重要的工程应用价值。关键词：噪声传递函数；全局灵敏度分析；声固耦合；Sobol'法；6稳健优化设计；响应面69硕士学位论文AbstractWiththecont