采用SYSNOISE 分析汽车隔声材料对车内噪音的影响

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1、采用SYSNOISE分析汽车隔声材料对车内噪音的影响2006LMS首届用户大会论文集采用SYSNOISE分析汽车隔声材料对车内噪音的影响李增刚欧阳德詹福良（比利时LMS国际公司北京代表处，北京，100101）[摘要]本文用声学仿真计算软件SYSNOISE计算了某轿车的车内噪音，对比白车身和添加不同的隔声材料后，车内噪音的差异，从而得出隔声材料对车内噪音的影响的效果。[关键词]隔声材料车内噪音模态模态参与因子SYSNOISE1前言随着中国汽车工业的快速发展，消费者对汽车产品的要求也会越来越高，不仅对汽车的安全性和耐久性提出了更高的要求，对汽

2、车的乘坐舒适性（NVH）方面的要求也会提高。过大的室内噪声对人们的生理和心理都有严重的影响。较强噪声的持续作用，可使人听力下降，严重时导致永久性听力减退，日积月累便产生噪声性耳聋；长期的噪声作用，对人的神经系统有显著影响，并引起病理改变；噪声使人产生紧张感、心情烦躁、易愤怒，工作效率明显降低。在汽车产品的开发设计阶段，若能考虑汽车的噪声问题，可以提高汽车的乘坐舒适性，提高产品的市场竞争力，为企业带来良好的经济效益，对消费者而言，可以更好地享受生活的乐趣，提高生活的质量。对于如何降低汽车噪声，可以采用计算机仿真分析和试验方法相结合的办法。对

3、于计算机仿真分析方法，可以进行声学模态分析、板块贡献量分析、传递路径分析、传递函数分析、灵敏性分析和添加隔声材料（Multi-LayeredInsulationSystems）分析等，其中在驾驶室内壁上添加隔声材料，在汽车设计时是必须要考虑的问题，也是降低室内噪声很好的方法。隔声材料如图1所示，可以在驾驶室内壁上附加一层或多层隔声材料，隔声材料一般选用泡沫或纤维等材料，其原理是将空气的声波振动转换成隔声材料的振动，靠隔声材料的摩擦将机械能转换成热能等其他形式的能量。图1隔声材料本文采用LMS公司的SYSNOISE声学分析软件对车内的噪音进

4、行仿真计算，对比汽车白车身和添加了汽车内饰件后，车内噪音的不同。2声学响应计算理论对于有限元声学模型，声学响应的动力学方程为([][]2[]){}{}K+iρωA−ωMp=−iρωF这里，[K]是刚度矩阵，[]A是阻尼矩阵，[M]是质量矩阵，{F}是激励。该方程的解为2−1{}p=−iρω([K]+iρω[A]−ω[M]){}F1采用SYSNOISE分析汽车隔声材料对车内噪音的影响2006LMS首届用户大会论文集如果是在声学模态空间中进行声学计算，需要首先计算声学模态，声学模态为([]2[]){}{}K−ωMφ=0i其中，声学模态{φ}满

5、足正交性i2T⎧,1i=jT⎧ωi,i=j{}φi[]M{}φj=⎨，{}φi[]K{}φj=⎨⎩,0i≠j⎩,0i≠j在模态空间中，声学响应为{}p=∑{φi}ai=[Φ]{a}其中，[Φ]是模态相连构成的矩阵，{a}是由模态参与因子构成的向量，{a}的计算公式为−1{}a=−iρω([Kˆ]+iρω[Aˆ]−ω2[Mˆ]){Fˆ}这里，[Kˆ]=[]ΦT[K][Φ]，[Aˆ]=[Φ]T[A][Φ][Mˆ]=[]ΦT[M][Φ]，[Fˆ]=[Φ]T[F]3汽车白车身的室内噪音分析3.1车身结构模型和驾驶室声学模型如图2（a）所示是某轿车

6、的白车身模型，利用该模型提取该车身的结构模态，图2（b）所示是某阶结构模态。（a）白车身模型（b）结构模态图2白车身模型和结构模态在图2（a）所示的结构模型的基础上，产生内部空气的实体网格，作为声学网格，如图3(a)所示，并提取声学模态，如图3（b）所示的某阶声学模态。另用声学网格生成与声学模型耦合的结构网格，如图4（a）所示，然后将白车身的结构模态映射到耦合结构模型上，如图(b)所示是将图2（b）的结构模态映射到耦合结构模型上后的模态。耦合声学网格与耦合声学结构网格的主要区别在于前者是实体（Solid）网格，而后者是壳（Shell）网格

7、。2采用SYSNOISE分析汽车隔声材料对车内噪音的影响2006LMS首届用户大会论文集（a）声学网格（Solid单元）（b）某阶声学模态图3耦合声学模型和声学模态（a）耦合结构网格（Shell单元）（b）映射模态图4耦合结构模型和映射模态2.2载荷激励经过试验测得发动机与车身悬置处的振动载荷谱如图5所示，本文利用该载荷谱计算发动机振动引起的车内噪音。图5发动机载荷激励谱3.3白车身内部噪音预测将结构模型和声学模型进行耦合计算，在驾驶员的头部附近某点处的声压幅值和声压分贝值如图6所示，从中可以看出在74Hz时，声压偏大。3采用SYSNOI

8、SE分析汽车隔声材料对车内噪音的影响2006LMS首届用户大会论文集(a)声压幅值（b）声压分贝值图6白车身声压响应由于结构振动和声学响应都是在模态空间中进行的，因此可以计算出结构和声学的模态