基于声学传递向量法的车内低频噪声分析与控制

基于声学传递向量(ATV)法对声学贡献问题分析进行了分析和讨论;针对某型轿车建立了车内空腔的有限元和边界元模型,并将边界元方法与ATV法结合起来研究了车身板件声学贡献的特点和确定方法;在此基础上对车内噪声进行了分析与控制。

基于声传递向量法的锥柱混合结构声学特性分析

为解决多工况载荷下复杂结构的计算效率问题,采用基于边界元原理的声传递向量ATV方法进行声学数值预报,与FEM/BEM方法对比表明,两种方法在整个频段的计算结果基本一致;将该方法用于求解多工况下锥柱混合结构模型的远场声学响应,讨论模型锥度及肋骨因素对声场特性的影响,得到肋骨对声场的作用要远大于锥度的影响;利用对模型的声辐射贡献量的计算结果,对模型局部面板进行阻尼处理,降低了声场的噪声峰值和平均噪声声压级。

基于声传递向量方法的车轮扁疤冲击噪声分析

建立一种基于声传递向量分析车轮扁疤冲击作用下轮轨噪声时频特性的模型。首先建立详细的车轮有限元模型进行模态分析,提取模态质量,模态振型等参数。结合车轮模态特征,并将钢轨视为Timoshenko梁,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立可以考虑车轮弹性变形和轮轨接触非线性的时域车轨耦合振动模型。通过轮轨动力学计算得到车轮扁疤冲击下的车轮和钢轨时域振动速度,并由快速傅里叶变换(FFT)获得轮轨接触点处轮轨振动速度的频谱;同时,采用边界元声传递向量(ATV)方法计算得到单位力作用下车轮与钢轨噪声辐射频谱。结合车轮扁疤引起的轮轨振动速度频谱、单位力作用下的速度导纳和噪声辐射频谱计算得到受声点处的声压谱,并通过快速傅里叶逆变换(IFFT)获得其声压时程。结果表明本文模型可以很好地模拟轮轨冲击振动和噪声的时域与频域特性。

封闭空腔内声场分析的等效声传递向量法

提出了一种用于封闭空腔内声场的计算方法——等效声传递向量法。采用位于腔体表面附近的若干虚构声源的叠加声场来等效由结构振动形成的封闭空腔声场,通过匹配振动结构表面上的法向振速获得虚构声源的源强,建立起结构表面的法向振速与腔体内场点声压的联系,并推导了结构面板声学贡献度的计算公式。计算过程避免了边界元法中复杂的数值计算和奇异积分的处理,提高了计算效率。仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。

MATV技术和声学灵敏度方法在驾驶室噪声分析中的应用

卡车驾驶室大多属于板梁组合的结构。传统结构修改主要采用在驾驶室相应位置增加质量、附加阻尼材料、改变面板厚度等方法。在最优改进部位未知的情况下,这些方法具有一定的盲目性。本文运用MATV技术确定驾驶员右耳处声压贡献突出的主要板件,利用边界元声学灵敏度分析确定结构中对特定声压级有主要影响的部位,从而可以对结构进行针对性修改,以达到降噪的目的。

基于车身板件声学贡献分析的声振优化

以降低车内低频结构噪声为目标,优化车身板件.采用子结构模态综合的方法建立结构动力学模型,并以其在实车工况下的振动响应作为声学边界元模型的边界条件,以车内驾驶员右耳位置为目标响应点,结合计算得到的声传递向量,对汽车车身进行板件声学贡献分析.通过计算得到车身各板件对车内噪声的声学贡献,分析出影响比较显著的关键面板,根据分析结果对车身相应板件进行振动抑制.经试验验证,怠速工况下,车内噪声在频率为20～100 Hz范围内的声压级水平得到比较明显的改善,主要峰值频率最大降幅5.70 dB,整体噪声水平下降了3.89 dB.结果表明:板件贡献分析方法可以为控制车内低频噪声提供合理的建议.

结合模态声学贡献量与板面声学贡献量的减速箱降噪技术研究

提出了一种能够快速准确地确定肋板有效添加区域的方法。首先以单级人字齿轮减速器箱体为研究对象,采用FEM/BEM方法计算了箱体的辐射噪声。接着在分析了声传递向量和模态声学贡献量的基础上划分了板面并进行了板面声学贡献量分析,确定出了声学贡献量较大的区域。最后对箱体进行了结构改进确定出了肋板的有效添加区域。结果表明声传递向量和模态声学贡献量的分析结果可以为板面划分提供依据,使得板面划分更有针对性,从而可以快速准确地确定出声学贡献量较大的区域,为有效添加区域的确定提供基础,在有效添加区域上添加肋板可以明显降低对应场点上的辐射噪声。

基于ATV、MATV技术的车内低频噪声分析

车内低频结构噪声是汽车NVH特性研究的重要内容,判断低频噪声的主要来源和降低车内低频噪声水平对于控制车内噪声有着重要意义。运用声传递向量(ATV)技术,对车内低频噪声进行预测仿真,得到场点频响函数并针对该场点进行面板贡献度分析;运用模态声传递向量(MATV)技术,进行车身结构模态贡献量分析,提取贡献较大的模态结果,进而预测对场点声压影响较大的车身结构。经过车身结构改进后,车内低频噪声得到一定程度抑制。为改进车内噪声水平提供一定的参考依据。

插管结构对膨胀腔消声器声学性能的影响

将数值模态匹配法(NMM)拓展应用于计算和分析外插管膨胀腔消声器的声学性能,推导了相应的理论公式并编写了计算程序。使用二维有限元法提取横向波数和本征向量,应用模态匹配法计算消声器的传递损失。使用数值模态匹配法和三维有限元法(FEM)研究了插管长度和进出口位置对带有外插进出口管椭圆形非同轴膨胀腔消声器声学性能的影响,两种方法计算结果吻合良好,从而验证了本文数值模态匹配法的正确性。研究结果表明,设置特定的插管长度和进出口位置可以消除消声器的通过频率,进而改善消声器中低频的消声性能。

面板声学贡献度分析在拖拉机驾驶室降噪的应用

针对封闭车室降噪问题,研究了基于边界元法的面板声学贡献度分析,并以某型拖拉机驾驶室为例,利用有限元软件Ansys和LMS Virtual.Lab软件的声学模块分析了驾驶员右耳噪声,重点分析了各面板对场点的声学贡献。结合声学传递向量与结构振动响应论证分析了结果的合理性,最终确定结构修改对象。经优化结构,取得了良好的降噪效果。

基于ATV技术的油底壳声辐射预测及板块贡献量分析

建立了油底壳的有限元模型和半消声室辐射声场边界元模型,将试验测得油底壳螺栓孔处振动加速度信号作为激励,对油底壳进行强迫响应计算,得到油底壳表面振速。运用声学传递向量(ATV)技术,计算得到了油底壳辐射声功率、外场域点声压(级)、结构面板声学贡献量,提出了油底壳优化设计方案,为整个动力总成的减振降噪奠定基础。

ATV技术在SF480型柴油机机体结构声辐射预测中的应用

结合有限元法(FEM)和边界元法(BEM),采用虚拟样机技术对内燃机噪声辐射的频域特性进行预测分析。其步骤为:用有限元软件ANSYS进行结构动态特性分析;建立机体、曲轴和连杆、活塞等组成整机多体动力学模型,求解传递给机体的各种激励力;采用声学分析软件SYSNOISE建立机体的边界元模型,分析其表面振动速度与声场间的声学传递向量(ATV)。研究结果表明:在额定工况下,其机体裙部是主要噪声辐射部位;辐射声功率级较突出的峰值频率与整机固有频率基本对应,在中高频段其噪声辐射效率比低频段的高。

基于ATV技术的驾驶室低频噪声优化控制

文章建立了某卡车驾驶室结构有限元模型，通过数值与试验模态的相关性分析验证了模型的精确性，并在此基础上建立耦合声学边界元模型；通过实车60 km／h匀速行驶工况下的道路试验，测得悬置点处的振动加速度信号和驾驶室内的声压响应；基于声传递向量（acoustic transfer vector ，ATV）技术，将所测激励信号施加于耦合边界元模型进行低频段（20～220 Hz ）驾驶室内频率响应分析；最后应用板件贡献量分析和模态参与因子分析找出对驾驶室内主要噪声峰值贡献显著的板件并进行结构优化。仿真和试验结果表明，驾驶室内低频噪声得到明显改善，基于ATV技术的优化分析方法可以有效控制驾驶室内的低频噪声。

结合声学贡献量和拓扑优化的多场点低噪声齿轮箱结构设计方法

提出了一种能够高效降低齿轮箱多个场点上空气噪声的肋板布局方法。说明了声学贡献量最大区域的确定流程,以该区域法向振动速度最大节点上的速度最小为目标建立了可降低齿轮箱单场点上空气噪声的拓扑优化模型。提出了齿轮箱多场点上空气噪声的衡量指标,根据优化模型和衡量指标建立了多场点低噪声齿轮箱结构设计方法。运用该方法在单级人字齿轮减速器箱体表面新添了降噪肋板。结果表明:每次根据拓扑优化结果新添降噪肋板后,目标场点上的声压级均有明显降低;根据提出的方法多次新添降噪肋板后,齿轮箱多个场点上的空气噪声水平有了明显降低。

基于板件声学灵敏度的白车身结构噪声分析

本文首先介绍了板件声学灵敏度的概念,然后分析了轿车车身噪声控制中的声学灵敏度数学模型得出贡献系数数学模型,最后通过白车身结构噪声分析实验对其进行验证。在白车身对声源响应的测量实验中,通过力锤激励和体积声源激励两种方式,记录各点响应,通过测量获得声学灵敏度、板件强迫振动响应传递函数、板件振动辐射声压传递函数三个参数,通过分析计算,最终得出各测点的板件贡献量。

挖掘机驾驶室低频噪声分析与控制

以某挖掘机驾驶室为例,建立结构有限元与声学边界元模型,基于频域逆矩阵方法求解工况下的激励载荷,利用基于模态的强迫响应法求得该激励下驾驶室振动速度响应。以此速度响应为边界条件,将声学传递向量(ATV)法与边界元法相结合计算驾驶员右耳处的声压,并进行了试验验证。对峰值频率处驾驶室面板声学贡献量进行计算,确认贡献显著的板件,对相应板件进行形貌优化和添加阻尼处理,结果表明,驾驶室内声压在对应峰值位置有较明显的下降。

基于逆边界元法的内燃机噪声源识别方法

对内燃机复杂噪声源进行识别和排序是内燃机噪声控制的关键.基于逆边界元法(IBEM)的噪声源识别技术,利用边界元法建立了声场与结构表面振动速度之间的声学传递向量(ATV).将常规的声压测量作为输入数据,在逆向数值计算方法的基础上能够精确地重构出结构表面法向振动速度,进而获得源面详细的振声特征信息.针对某轿车柴油机,测试了额定工况下近场144个场点声压,应用该方法在发火频率点处,重构出了柴油机表面法向振动速度分布.通过对比预测和实测声场点声压,验证了该方法的有效性.在噪声面板贡献量分析的基础上,对该柴油机各功能部件的噪声贡献量进行了排序,并得知额定工况下该柴油机的机体裙部是主要的噪声辐射部位.应用实例说明了该方法对复杂噪声源识别易于实施,具有更广的工程适应性.

轨道交通槽形梁结构低频噪声预测与优化

为降低轨道交通槽形梁在列车动荷载作用下辐射的低频噪声,以轨道交通30m简支槽形梁为研究对象,基于车桥耦合分析模型,利用有限元法和声传递向量法计算分析槽形梁辐射的结构噪声及其特性。利用中心组合试验设计方法,建立槽形梁结构低频噪声优化的响应面模型,利用序列二次算法求出槽形梁结构声学最优的截面尺寸。结果表明:槽形梁结构振动与噪声的峰值频率在63 Hz附近,其与轮轨耦合振动的峰值频率有关,当频率为63Hz时,槽形梁结构噪声的辐射范围最广,衰减最慢。槽形梁结构噪声辐射的主要区域为槽形梁的上部和下部,且槽形梁上部区域的结构噪声大于下部区域。优化后的槽形梁底板厚度为0.294m,腹板厚度为0.244m。优化后槽形梁声场场点的总声压级可降低3dB左右,且面声场的整体降噪效果也较好。

基于车内综合声场贡献分析的车身板件声振优化

在应用声传递向量技术对某商用客车的车内噪声进行板件声学贡献分析的基础上,提出了引入特征频率计权系数和场点权重系数确定多特征频率下对车内综合声场声学贡献量最大的关键车身板件的方法。接着采用中心组合设计通过最小二乘拟合建立了以关键板件振速和1阶模态频率为目标,板件与阻尼层厚度为变量的非线性的响应面模型,通过优化确定了变量的最佳组合。优化方案的实车试验结果显示车内噪声改善效果明显。

语音清晰度车身面板贡献量分析与优化

车身板面贡献量分析作为研究车身振动对车内噪声影响的重要内容,常用声学传递向量(acoustic transfer vector,ATV)仿真计算来实现。为了进一步探究车身振动对车内语音清晰度的影响,通过对语音清晰度客观参量与主观评价分值的比较,确定以非稳态加速工况下的语言可懂度指数(speech intelligibility index,SII)为指标,运用ATV仿真手段找出对语音清晰度影响最大的面板。分析结果显示车身顶棚面板对语音清晰度影响最大。针对分析结果,采用遗传算法搜寻和ATV逆运算仿真相结合的方法,有针对性地进行了车身顶棚阻尼敷设并加以验证。结果表明,基于语音清晰度车身板面贡献情况的优化设计,有效地改善了非稳态全油门加速工况下的车内语音清晰程度,提高了车内声音品质。