汽车车身薄壁件颗粒阻尼复合结构振动-声学特性分析与优化

汽车车室内约1/3的声能来源于车身薄板的振动声辐射，因此对车身薄板的声辐射进行研究和控制十分重要。传统的汽车减振降噪处理手段是在薄板上粘贴或涂敷粘弹性阻尼材料。而阻尼材料的使用量随着汽车档次的提高而大幅增加；同时，这种阻尼的实施会受到工艺、外形、温度等各种条件的限制。本项目提出汽车平顺性先行设计的概念，首次将颗粒阻尼应用于车身薄壁件的减振和降噪。先借助有限元和边界元法，建立车室声腔的声辐射耦合模型；再结合有限中心组合试验设计理论，并基于响应面法，研究颗粒阻尼复合结构参数以及布置形式的变化对车身振动和声辐射的影响规律；最后以此为基础进行车身结构的振动和声学特性优化的目的，从根本上提高车辆的平顺性。本项目的研究成果，对增强国产汽车的竞争力有重要的意义。同时对颗粒阻尼技术在航空航天、船舶和特种装备等领域的减振和降噪研究与应用有较强的启示和推动作用。

本项目首次将颗粒阻尼应用于车身薄壁件的减振和降噪。. 首先，利用功率流法测试确定结构的颗粒阻尼器的阻尼损耗因子，并基于曲面拟合方法，构造了反映颗粒阻尼特性的损耗因子响应曲面。研究结果表明，稳态能量流测量颗粒阻尼损耗因子的方法是可行的。颗粒阻尼的损耗因子不仅与外界激励频率相关，而且与其振动的加速度也有很大的关系。颗粒阻尼器的阻尼损耗因子随加速度变化呈现明显的“分段表征”特性，随频率变化呈现明显的“山脊”特性，. 其次，借助有限元法和响应面法，建立了模型车的车身有限元模型以及颗粒阻尼复合结构车身的有限元模型，并通过模态实验验证了模型的正确性和可信度。通过进一步比较两种不同车身结构的动态特性，揭示了颗粒阻尼对车身振动特性的影响。研究结果表明，颗粒阻尼对车身结构的模态有着一定的影响。. 再次，借助边界元法和响应面法，建立了模型车的车内声腔的场点声响应计算模型以及颗粒阻尼复合结构车身的声腔的场点声响应计算模型，并且通过声学实验验证了模型的正确性和可信度。通过进一步比较两种不同车身结构的声腔场点声响应结果，揭示了颗粒阻尼对车身振动时的声辐射特性的影响。研究结果表明，颗粒阻尼对车身内部声腔的目标点声压响应也有较大的影响。. 最后，结合车内声辐射的板件贡献理论，利用所建的车身有限元模型以及车内声腔场点的声响应模型，找出对目标场点声压贡献最大的板块；并通过在其上施加颗粒阻尼的方法，抑制该板块的振动以达到降低其对目标场点声辐射大小的目的。实验表明，颗粒阻尼能较好的实现对薄板车身的减振效果，有效地降低了目标点的声压响应。. 本项目在执行过程中，通过规范地使用所申请的经费，严格遵循项目申请书中所拟定的技术路线和规划时间，顺利地解决了申请书中所提的关键问题，圆满完成了项目提出的研究内容，达到了项目的研究目标，并经取得了较好的成果。后续将在此基础上继续深入开展相关研究，期待取得更多成果。