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基于有限元法的载重汽车驾驶室噪声分析

王飞  
【摘要】: 随着汽车工业的发展,人们对汽车的舒适性,尤其对汽车的振动噪声特性提出了更高的要求,国家也出台了相关的汽车噪声控制法规。以往人们主要关注轿车的振动噪声问题,但随着人们生活水平的提高,载重汽车以其噪声大、驾驶舒适性差逐渐成为汽车噪声研究的热点。驾驶室低频噪声直接影响乘坐舒适性,因此低频噪声也成为驾驶室噪声控制研究的重点。 汽车在上了生产线后如果发现有振动噪声问题,将会造成重大损失,要对其进行改进则需要付出高昂的代价。因而在汽车的设计阶段就应该把振动噪声的控制作为重要的内容和一个关键环节,但传统的试验噪声技术只能建立在实车模型的的基础上,这就需要引入软件在设计阶段对其数模进行仿真。 本文所做的研究是用有限元方法在汽车设计阶段对驾驶室振动噪声特性进行分析预测。在大型通用有限元软件ANSYS中建立了驾驶室三维结构(梁和壁板)及空腔有限元模型,分别利用Block Lanczos(分块兰索斯法)和Unsymmetric(非对称法,本文用于计算含流体单元的耦合模型)算法分析计算出不同壁板厚度的驾驶室模态,对比得出壁板厚度对驾驶室动态特性的影响规律;计算空腔模态时考虑了有座椅和无座椅两种情况,对比得出驾驶室内座椅对空腔声学特性的影响;结合ANSYS提供的APDL语言建立考虑了驾驶室内空气与壁板结构相互作用的声—固耦合模型,对耦合模型进行了模态分析,通过对耦合模型的模态分析对比前面的结构和空腔模态分析总结出随着频率变化空气对壁板动态特性的影响规律。 最后用Full(完全法)对驾驶室耦合模型施加谐波激励进行强迫振动响应分析,得出谐波激励响应计算结果。利用前面对驾驶室结构、空腔及考虑声固—耦合相互作用的耦合模型的动态分析所得出的结论作为指导,以降低驾驶室内噪声为目的对结构进行改进,改进后模型有效的降低驾驶室的噪声水平,由此可见利用有限元方法对驾驶室进行动态特性分析,并指导驾驶室改进以达到降噪的方法是可行的。 本文的研究内容,概括了有限元理论与计算、模态分析技术、谐响波应分析技术。并且对许多关键性问题进行了深入的探讨,例如ANSYS建模技术、模态分析、声—固耦合分析。本文对车内声场分析预估进行了比较系统完整的研究,因此对车辆低噪声结构优化设计具有一定的借鉴作用。


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