收藏本站
《重庆大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于机敏约束阻尼的车身结构振动噪声控制研究

曹友强  
【摘要】:随着汽车产量和保有量的增加,节能、环保、安全业已成为当代世界汽车技术发展面临的重要问题,而在新能源路线不明朗的形势下,汽车轻量化技术则成为全球主流汽车企业应对这一问题的最佳解决途径。汽车车身作为汽车的重要组成部分,是汽车实现轻量化目标的关键部位。然而,当汽车轻量化车身壁板变薄后,必然导致结构出现低刚度、柔性增大,模态密集度高等特点,这不可避免的将带来车身结构动态性能和NVH性能恶化的现象。在这种情况下,采用常规的NVH控制手段往往受到被动阻尼技术和主动阻尼技术缺点的限制而达不到理想的减振降噪效果。本文在这样的背景下,借鉴机敏约束层阻尼(Smart Constrained Layer Damping ,SCLD)结构在薄壁板件振动主动控制方面的优良性能,深入探讨SCLD结构在车身结构振动噪声控制中的潜力,开展以SCLD结构为基础的轻量化车身NVH性能的主动控制基础研究,从而开发出创新的NVH解决方案,为将来开发高档、高品质轿车开辟新路径。 本文首先以车身结构抽象物理模型-板结构为出发点,研究了SCLD减振板的动力学模型的建立。建模中考虑到SCLD结构各层间的耦合运动及位移协调关系,以及压电材料的机电耦合效应,以ADF模型表征粘弹性材料随温频变化的力学特征,并与有限元方法相结合,基于Hamilton原理导出了全新的SCLD耦合系统的动力学分析模型。通过算例及模态实验研究表明:所建立的模型能较准确的反映出SCLD板结构的动力学特性。针对ADF模型与有限元结合的SCLD耦合系统动力学模型自由度庞大的问题,在状态空间域提出了复模态截断法与内平衡降阶法相结合的联合降阶法。基于该降阶方法获得了自由度维数低、具备可观性、可控性特点的动力学模型。算例计算表明了提出的降阶法准确可行,所得的降阶模型可直接用于后续控制系统的开发设计。 以局部覆盖SCLD结构的薄钢板为研究对象,分别采用最优控制理论及自适应前馈滤波算法设计了主动控制器,并进行了理论仿真分析。基于自适应主动控制系统,对SCLD薄钢板结构的振动控制问题进行了实验研究。研究证明:SCLD结构具有良好的作动能力和较强的振动响应抑制能力;基于自适应前馈滤波算法的SCLD结构自适应控制器自调节能力较强,具有良好的动态跟踪特性和鲁棒性。随后,建立了SCLD系统辐射声功率预测模型,基于数值方法,开展了SCLD薄钢板结构辐射能力及其影响因素研究。数值计算表明:SCLD结构可以有效降低结构的声辐射,能弥补被动约束阻尼(PCLD)结构对低频辐射噪声控制的不足;SCLD结构阻尼层厚度、粘接层厚度以及压电层厚度变化对结构的动力特及声辐射控制有影响,其中,粘接层、压电层厚度变化影响较大。 为实现SCLD技术从简单结构走向复杂振动系统,研究了基于动态神经网络的SCLD结构辨识理论。首先,在多层前馈神经网络LMBP算法基础上,提出了网络学习速率自适应调整的动态训练快速算法-ILMBP算法,并将这种算法在神经网络学习及线性系统、非线性系统的模型辨识中进行了尝试。大量研究结果表明了本文提出的ILMBP算法不仅具有良好的辨识性能,而且能提高神经网络学习的收敛速度。其次,运用基于ILMBP算法的动态神经网络NARX模型实现了SCLD板结构的控制系统离线辨识,并建立了基于辨识模型的SCLD板结构自适应控制器。研究结果表明,基于ILMBP算法的NARX网络模型可获得精度较高的辨识模型。该模型能真实的再现系统的动态特性,可直接用于结构主动控制器仿真分析,且所得的控制器参数能直接用于现场实验。 最后,基于前述研究结论,以某轿车车身缩尺模型为实验对象,建立了SCLD车身结构振动噪声自适应主动控制系统,搭建了SCLD车身结构振动噪声硬件在环主动控制试验平台。在不同外扰激励下,开展了基于SCLD技术的车身结构振动噪声主动控制实验,取得了令人满意的效果。其中,在低频单一谐波激励下,施加控制后车厢内振动噪声降低了7.6dB(A);在低频复杂周期信号激励下,施加控制后车厢内振动噪声降低了5.1 dB(A),并且作用于SCLD结构的驱动电压都能低于150伏。从而在实验上证明了SCLD结构能在较低的能量驱动下有效改善车身结构低频的NVH性能。这为SCLD技术的进一步工程应用奠定了良好的基础。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U463.82

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范子杰;主动约束层阻尼技术[J];北京轻工业学院学报;1998年03期
2 孙社营;粘弹阻尼结构动态性能的有限元分析[J];材料开发与应用;1999年06期
3 郑玲;谢熔炉;王宜;李以农;;主动约束层阻尼梁有限元建模与动态特性研究[J];动力学与控制学报;2009年01期
4 常振臣,王登峰,郑联珠,刘学广;车内噪声主动控制系统设计与试验研究[J];公路交通科技;2003年06期
5 王登峰,刘学广,刘宗巍,梁杰;基于发动机转速的车内有源消声控制策略和自适应算法[J];公路交通科技;2004年10期
6 靳国永;刘志刚;卢熙群;李玩幽;杨铁军;;通过辐射模态研究封闭空间结构声辐射及其有源控制[J];哈尔滨工程大学学报;2009年04期
7 陈前,朱德懋,周蒂莲;粘弹性阻尼结构的动特性分析[J];航空学报;1986年01期
8 常振臣,王登峰,周淑辉,郭骁;车内噪声控制技术研究现状及展望[J];吉林工业大学学报(工学版);2002年04期
9 宋学伟,陈塑寰,高峰,杨志军;车内噪声智能控制系统的模态最优控制[J];吉林大学学报(工学版);2004年01期
10 任建亭,邱阳;粘弹复合结构特征问题的迭代算法[J];计算力学学报;1997年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邓国红;基于压电陶瓷的轿车顶棚振动主动控制技术研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王慧彩;约束阻尼夹层板动态特性研究[D];大连理工大学;2003年
2 张海燕;复合夹层板结构动力特性研究[D];武汉理工大学;2005年
3 姚千斌;金属材料阻尼测试研究[D];西北工业大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 雷开贵,邓子辰;多层粘钢加固钢筋混凝土梁的有限元静力分析[J];四川建筑科学研究;2003年01期
2 邓亚超;陈彪;;模糊神经网络在火灾探测系统中的应用[J];安防科技;2012年03期
3 裴先茹;高海荣;;压电材料的研究和应用现状[J];安徽化工;2010年03期
4 完海鹰;李丹;王元清;;合肥新机场航站楼钢结构的施工过程监控[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年03期
5 张师玲;李正明;周新云;孙俊;张兵;;基于改进神经网络的农村电力系统短期负荷预测[J];安徽农业科学;2009年30期
6 王继先,冯能莲,蔡曾华;声强测量及其在客车噪声源识别中的应用[J];安徽农业大学学报;2001年02期
7 陈强;;噪声控制技术在世博中心通风空调工程上的应用[J];安装;2011年07期
8 何晓慧,孟达;有限元法计算开洞连续墙梁的内应力[J];鞍山科技大学学报;2003年05期
9 胡素影;周新祥;郑文广;;节流降压-小孔喷注消声器优化设计与模态分析[J];辽宁科技大学学报;2009年02期
10 赵以贵;厚膜微压传感器的线性化[J];安徽水利水电职业技术学院学报;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴振华;陈剑;陈心昭;;汽车NVH特性及整车噪声控制[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 张士峰;张辉;;高精度测量的被动隔振研究[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(理科卷)[C];2005年
3 杨海明;陈恒良;朱魁章;杜文飞;;闭式节流制冷器的研制分析[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
4 谷敏杰;李绪泉;王刚;;列车空调风道用消声器的性能研究[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十七届学术交流大会暨第八届理事会第一次全会论文集[C];2011年
5 苏俊杰;钟秋海;许继平;;基于自适应遗传算法的径向基函数网络的呼吸周期预测研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 张文广;史贤俊;肖支才;李新;;基于RBF神经网络的导弹舵机系统故障检测[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 张文广;史贤俊;廖剑;李新;;RBF神经网络在惯导系统传递对准中的应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 钱伟鑫;李丹;;CNG加气站压缩机噪声控制[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
9 谢荣基;彭良兵;万宇鹏;;某酒店中央新风系统振动噪声控制[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
10 周远波;谢荣基;鄂治群;;西南民族大学录音棚声学设计[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 项建弘;基于空时自适应处理的GPS调零技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 于蕾;OFDM系统的信道估计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 贺士晶;核动力装置参数优化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张敏;固定式海洋结构模型转换与动力特性研究[D];中国海洋大学;2010年
7 魏浩征;高压直流输电系统可听噪声预测系统的研究[D];合肥工业大学;2010年
8 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
9 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
10 杨陈;低噪声轻量化单缸柴油机的虚拟设计技术研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
2 张伟杰;高层建筑和高耸结构的简化动力分析[D];河南理工大学;2010年
3 覃霖;基于FPGA的自适应FIR滤波器的实现[D];中国工程物理研究院;2009年
4 岳莎莎;基于TMS320VC5509A的管道有源噪声控制系统研究[D];山东科技大学;2010年
5 丁晓;泡沫铝复合结构声学性能分析与实验研究[D];山东科技大学;2010年
6 符俊杰;敷设粘弹阻尼的矿用溜槽振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
7 张海社;智能天线算法的研究[D];山东科技大学;2010年
8 郭晓斌;罗茨鼓风机低噪声结构与内流数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
9 王春华;基于盲源分离的肺音信号提取研究[D];山东科技大学;2010年
10 肖斐;管道有源噪声控制系统次级通道问题的研究[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张海涛,涂亚庆;智能结构系统用于洞库结构安全监测技术探讨[J];地下空间;2001年S1期
2 张翔,李传光;自适应有源噪声控制算法的研究与实现[J];北京理工大学学报;2002年01期
3 杨冰,杨银堂,李跃进;PZT压电薄膜在微传感器中的应用[J];传感器技术;2003年12期
4 谢建宏;张为公;梁大开;;智能材料结构的研究现状及未来发展[J];材料导报;2006年11期
5 李沛勇,戴圣龙,刘大博,柴世昌,李裕仁;材料阻尼及阻尼合金的研究现状[J];材料工程;1999年08期
6 孙社营;粘弹阻尼结构动态性能的有限元分析[J];材料开发与应用;1999年06期
7 胡红生,钱林方,陈龙森;智能结构振动主动控制实时测控系统研制[J];测试技术学报;2005年03期
8 李宏男,阎石,林皋;智能结构控制发展综述[J];地震工程与工程振动;1999年02期
9 陈隽,徐幼麟,李杰;Hilbert-Huang变换在密频结构阻尼识别中的应用[J];地震工程与工程振动;2003年04期
10 顾元宪,曾庆纲;一种新的四边形层合板与夹层板单元[J];大连理工大学学报;1997年04期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 桂洪斌;敷设粘弹性阻尼的板和加筋板的振动机理研究[D];大连理工大学;2001年
2 张玉璘;小波自适应控制系统及其在噪声主动控制中的应用研究[D];重庆大学;2002年
3 刘晓芳;PZT/聚合物基压电复合材料结构与性能研究[D];武汉理工大学;2005年
4 徐士代;环境激励下工程结构模态参数识别[D];东南大学;2006年
5 刘陵顺;定子双绕组感应发电机的设计及控制系统的研究[D];南京航空航天大学;2007年
6 白建方;复杂场地土层地震反应分析的并行有限元方法[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张春红;压电式主动隔振器的研制[D];河海大学;2002年
2 庞俊恒;基于压电元件的振动被动控制技术研究[D];南京理工大学;2004年
3 刘慧;论计算大型有限元模型少数几个低阶模态对的动力缩聚法[D];南京航空航天大学;2006年
4 汪成明;轿车白车身模态分析及其优化[D];合肥工业大学;2007年
5 张学荣;轿车白车身模态分析[D];江苏大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙敏彪;李宁一;邱富深;;客车车身虚拟设计关键技术[J];轻型汽车技术;2002年01期
2 崔岸,王龙山,兰凤崇;结构优化有限元分析在客车概念开发中的应用研究[J];机械强度;2004年06期
3 张平;雷雨成;高翔;汤涤军;肖杰;;轿车车身模态分析及结构优化设计[J];汽车技术;2006年04期
4 钟翠霞;;基于试验的车身静态刚度特性研究[J];科技信息(科学教研);2008年21期
5 王得刚;李朝峰;姚红良;闻邦椿;;基于车身有限元分析的汽车NVH研究[J];机械与电子;2008年09期
6 张越;周荣;鲁守卫;满开美;岳凤来;;某微型电动轿车车身骨架有限元分析[J];农业装备与车辆工程;2008年10期
7 范永庆;潘宏侠;;基于ANSYS某车体的有限元模态分析[J];机械管理开发;2009年05期
8 谢京丹;;碰撞分析中的有限元应用[J];汽车工程师;2009年07期
9 邵秀辉;朱西产;马志雄;;车身结构耐撞性的概念设计仿真方法研究[J];轻型汽车技术;2009年09期
10 王占强;霍庆泽;;新瓶老酒的魅力 标致新307 C-NCAP碰撞深入解析[J];世界汽车;2009年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张德鹏;;客车车身结构型式的分析[A];2004年中国客车行业发展论坛暨中国客车学术年会论文集[C];2004年
2 徐建全;陈铭年;林大同;;汽车车身结构的接头研究进展[A];福建省科协第四届学术年会——提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
3 张硕;田亮;张烨;徐仰汇;;某轿车发动机激励低频振动声压传函优化方法[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
4 徐建全;陈铭年;林大同;;汽车车身结构的接头研究进展[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
5 王拂为;孟晓风;;一种基于动态神经网络的PID参数在线自整定方法[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(下)[C];2001年
6 邓腾树;陈铭年;;加强研发,迎接承载式客车大发展[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
7 刘瑞英;赵勃霄;张兴福;黄聪明;;纯滞后对象的神经网络控制[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
8 王得刚;赵春雨;闻邦椿;;基于HyperMesh的车身模态分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
9 靳其兵;曾东宁;;大滞后对象控制的一种新方法[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1999年
10 任祖华;王永骥;;非线性倒立摆系统的神经网络辨识[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 徐培坤;节油设计从车身结构挖潜力[N];中国交通报;2005年
2 记者 陈永杰;车身越重越安全?[N];北京科技报;2011年
3 本报记者 晓惑;“阿福”小改运动版[N];当代汽车报;2006年
4 本报记者 张震;如何判断B级车的车辆安全[N];中国消费者报;2010年
5 张鹏;让我心安[N];中国消费者报;2007年
6 娟娟;金旅“金”品唱响“金色”奥运[N];中国工业报;2008年
7 记者 靳晓磊;双环:为民族汽车工业“争气”[N];石家庄日报;2006年
8 张震;过度配置令人生疑[N];中国消费者报;2008年
9 赵伟;和谐中的张力[N];中国质量报;2007年
10 谢莉葳;解剖车“秀出”安全本色[N];中国消费者报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曹友强;基于机敏约束阻尼的车身结构振动噪声控制研究[D];重庆大学;2011年
2 周云郊;钢铝混合材料车身结构轻量化设计关键问题与应用研究[D];华南理工大学;2011年
3 宋凯;汽车车身结构概念设计关键技术研究[D];湖南大学;2010年
4 左文杰;简化车身框架结构建模与快速优化研究[D];吉林大学;2010年
5 谭文;混沌系统的模糊神经网络控制理论方法研究[D];湖南大学;2006年
6 崔岸;现代客车概念开发模式及设计方法的研究[D];吉林大学;2004年
7 熊晓燕;复杂机械系统动态特性分析和实验辨识方法的研究[D];太原理工大学;2008年
8 诸勇;正交回归神经网络及其在控制系统中的应用[D];浙江大学;1998年
9 刘学广;车内低频噪声多次级声源有源消声系统研究[D];吉林大学;2004年
10 黄珍;锚泊移位型工程船舶系统建模与控制研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡美应;发动机后置客车车身结构的低噪声优化设计[D];吉林大学;2006年
2 文智明;汽车乘坐室结构振动噪声CAE分析与研究[D];合肥工业大学;2010年
3 张治国;轿车前部车身结构静态强度计算及动态分析[D];吉林大学;2005年
4 张宏伟;客车车身结构有限元分析[D];大连理工大学;2006年
5 杨井哲;车身结构动态设计技术研究[D];重庆大学;2010年
6 迟瑞丰;概念车身智能化CAE分析—模态分析[D];吉林大学;2007年
7 何汉桥;大客车车身结构安全性仿真研究[D];湖南大学;2007年
8 杨富强;基于有限元的客车车身轻量化[D];扬州大学;2006年
9 鲁守卫;微型电动轿车车身结构有限元分析[D];安徽农业大学;2008年
10 张胜俊;轿车车身结构振动特性研究与设计优化[D];武汉理工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026