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中文题名:

 

基于传递路径分析方法的乘用车低频噪声分析及优化

    

姓名:

 肖英杰    

学号:

 1049732002256    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 080200    

学科名称:

 工学 - 机械工程    

学生类型:

 硕士    

学校:

 武汉理工大学    

院系:

 机电工程学院    

专业:

 机械工程    

研究方向:

 机电一体化    

第一导师姓名:

 肖峻    

第一导师院系:

 机电工程学院    

完成日期:

 2023-03-27    

答辩日期:

 2023-05-10    

中文关键词:

 

传递路径分析 ; 噪声优化 ; 噪声预测 ; 主成分分析

    

中文摘要:

汽车工业发展至今100多年来,汽车的功能从最初担任运输工具的角色,到如今已成为千家万户不可或缺的消费品,消费者在购买汽车时已经将汽车的NVH性能即噪声(Noise)、振动(Vibration)、粗糙度(Harshness)视作一个重要的衡量指标,对于车内噪声的控制也是彰显汽车厂商核心竞争力的体现。因此针对汽车路面噪声开发一套完整的提升汽车NVH性能技术路线是十分有必要的。

本文以某试验样车为研究对象,根据“激励源-传递路径-振动响应”的车内噪声产生机理,利用传递路径分析方法对车内噪声展开研究。对比多种传递路径分析方法,选择传统传递路径分析方法进行分析。对车身的51条传递路径建立车内噪声传递路径分析模型。通过实车道路测试采集60km/h熄火滑行工况下激励点的振动加速度信号与车内目标点噪声数据,将所采集到时域信号经过后处理得到相应频谱数据。在结构模态实验室中,利用力锤法测量传递函数,对采集到的频率响应函数进行相干函数分析,验证了所测得频率响应函数的准确性。利用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)对部分相关的路面激励信号进行解耦,以得到的主分量替代原始工况测试数据作为逆矩阵输入,求解出激励载荷,并将其用于传递路径贡献量计算和噪声预测的激励输入。

根据传递路径分析原理,利用激励载荷与传递函数计算各条传递路径在不同频率下的噪声贡献量,分析出右后拖拽臂Z向路径对车内噪声影响最大,同时发现左后拖拽臂Z向对车内噪声贡献量也较大,为后文噪声优化奠定基础。最后将车内噪声实测值与主成分分量合成值进行对比,对所建立传递路径模型的准确性进行验证,同时总结了车内噪声实测值与合成值差异的原因。

利用有限元仿真建立整车模型进一步验证传递路径分析结果,对白车身模型模态分析后得到仿真模态的整车一阶弯曲和整车一阶扭转模态,满足工程经验,对比试验模态频率验证了有限元模型的有效性。将激励载荷数据载入声固耦合模型进行噪声传递函数分析,发现后拖拽臂与后减震器在20Hz~40Hz内声振灵敏度较高,超过了工程经验值。对激励点施加单位载荷进行原点动刚度分析,发现后拖拽臂与后减震器的动刚度较差,对车内噪声影响较大,且根据整车仿真模型进行车内噪声预测发现在30Hz处存在噪声峰值,验证了路面噪声贡献量分析结果准确。

对车身局部结构模态分析,发现车顶棚模态频率与发动机舱平衡杆模态频率均和整车一阶扭转模态频率相近,考虑是声共振现象导致产生噪声峰值。通过CAE软件对噪声弱点的局部结构进行仿真优化,对改进后的模型再次进行噪声传递函数分析,发现后拖拽臂Z向和后减震器Z向的噪声传递函数在30Hz处有了明显改善,并再次对车内噪声进行预测,发现该车的NVH性能得到了有效提升。

参考文献:

[1] 李美琦. 中国汽车制造业空间分布演变研究[D].吉林大学,2015.

[2] 栗翘楚.从产销双增到良好开局 我国汽车工业发展势头强劲[J].大众投资指南,2022(06):5.

[3] 熊建强,黄菊花.混合动力汽车噪声和振动的分析与控制[J].噪声与振动控制,2009,29(05):96-100.

[4] 王理楠. 汽车空调箱总成NVH性能研究与优化[D].上海交通大学,2019.

[5] 田明灿. 某车型冷却系统对整车怠速振动的影响[D].北京理工大学,2016.

[6] 冷川,李军.汽车NVH性能研究综述[J].汽车工业研究,2017(11):51-55.

[7] 靳豹,石宇鹏,贾京龙.汽车轰鸣产生机理及控制措施研究[J].科学技术创新,2018(09):22-24.

[8] 赵荣宝,陈秉聪,程悦荪.车内噪声与结构振动偶合研究的现状与进展[J].吉林工业大学学报,1987(02):139-146.

[9] 马天飞,林逸,彭彦宏等.轿车车内低频噪声的仿真计算及试验研究[J].中国机械工程,2005(16):1489-1492.

[10] 赵彤航. 基于传递路径分析的汽车车内噪声识别与控制[D].吉林大学,2008.

[11] 沈伟,易斌,陆伟领.动力吸振器在降低车内路噪中的应用[J].汽车工程,2010,32(08):690-692.

[12] 梁锐,顾彦.基于工况传递路径法的室内通过噪声贡献量研究[J].中国汽车,2019(11):34-37.

[13] 向育佳,季振林,赵欣棠.基于Warshall-Floyd算法的船舶结构噪声传递路径研究[J].振动与冲击,2019,38(02):82-89.

[14] 陈钊,霍俊焱,吴星晨等.整车路噪仿真及优化技术应用[J].噪声与振动控制,2019,39(03):147-151.

[15] D. J. Nefske, J. A. Wolf Jr., L. Howell. Acoustic finite element analysis of the automobile passenger compartment[J]. The Journal of the Acoustical Society of America,2005,65(S1).

[16] Amman S, Gu P, Mouch T, et al. Sound and Vibration Contributions to the Perception of Impact Harshness[J]. Sae Technical Papers, 2005, 1.

[17] Kim Y , Kim C , Lee J , et al. Application of experimental transfer path analysis and hybrid FRF-based substructuring model to structure-borne noise[J]. SAE Technical Papers, 2015(6):2214-2221.

[18] Silva, Neto A C , Oliveira L. Transfer Path Analysis of Road Noise: Overview and Customized Approaches for Road Rumble Noise[J] SAE International, 2010.

[19] Joydeep C, Jain C P, Panda D K. Characterization of Structure-Borne Road/Tire Noise Inside a Passenger Car Cabin Using Path Based Analysis[R]. Warrendale, PA: SAE International, 2013.

[20] T.c. Lim,J. Li. A Theoretical and Computational Study of The FRF-Based Substructuring Technique Applying Enhanced Last Square and TSVD Approaches[J]. Journal of Sound and Vibration,2000,231(4).

[21] Rao M V, Prasath R, Patil S, et al. Road Noise Identification and Reduction Measures[C]. SAE Technical Papers, 2013.

[22] Sung S H, Nefske D J. A regression-based energy method for predicting structural vibration and interior noise[J]. The Journal of the Acoustical Society of America, 2017, 141(5):3696-3696.

[23] Kim S, Inoue A, Singh R. Experimental Study of Structure-Borne Noise Transfer Paths over the Mid-Frequency Regime[J]. SAE Technical Papers, 2005.

[24] 关伟,李俊.传递路径分析的改进方法及实车应用[J].农业装备与车辆工程,2013,51(11):40-43.

[25] Ping Zhu, Zengwei Wang, Zhiwei Qin, Yang Shen. The transfer path analysis method on the use of artificial excitation: Numerical and experimental studies[J]. Applied Acoustics,2018,136.

[26] 陈光冶,蒋伟康.一种分析车内声传递特性的实验方法[J].汽车工程,2000(05):313-315.

[27] 唐中华,张志飞,陈钊,蒲弘杰,李云,徐中明.车内低频振动噪声的虚拟传递路径分析[J].汽车工程,2020,42(04):531-536.

[28] 何宇漾,靳晓雄,秦晓龙.车内中频噪声FE-SEA混合建模及分析方法[J].汽车技术,2012(10):11-14.

[29] 李未,王登峰,陈书明,秦民,程超,陈振.路面激励对汽车行驶平顺性影响的传递路径分析[J].吉林大学学报(工学版),2011,41(05):1193-1198.

[30] 李秋悦. 基于传递路径分析的车辆结构路噪诊断与优化研究[D].武汉理工大学,2018.

[31] 谭晶晶. 基于传递路径分析的乘用车路面噪声识别与优化[D].宁波大学,2017.

[32] van der Linden P J G, Varet Ph. Experimental Determination of Low Frequency Noise Contributions of Interior Vehicle Body Panels in Normal Operation[J]. SAE Transactions, 1996, 105: 175-180.

[33] Plunt J . Noise and Vibration Conference and Exhibition Examples of Using Transfer Path Analysis (TPA) together with CAE-Models to Diagnose and Find Solutions for [J]. SAE Technical Paper Series. 2005, 1.

[34] Aragones A, Poblet-Puig J, Arcas K, et al. Experimental and numerical study of Advanced Transfer Path Analysis applied to a box prototype[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2018, 114(JAN.1):448-466.

[35] Linden P, Wyckaert K, Auweraer H. Application of a Modular Vehicle Noise and Vibration Development Approach[C]. Siat. 2001.

[36] Satoshi, MORITA, Timo, -et al. Development of reduction model for Dynamical Energy Analysis and model estimation by using Transfer Path Analysis[J]. 日本機械学会論文集, 2019, 85(869): 18-00320.

[37] Diez-Ibarbia A, Battarra M, Palenzuela J, et al. Comparison between transfer path analysis methods on an electric vehicle[J]. Applied Acoustics, 2017, 118: 83-101.

[38] Dom S , Geluk T , Janssens K , et al. Transfer Path Analysis: Accurate Load Prediction beyond the Traditional Mount Stiffness and Matrix Inversion Methods[C]. SAE Brasil International Noise and Vibration Colloquium 2014.

[39] 崔华阁. 基于路面激励的纯电动汽车车内噪声预测与改进研究[D].吉林大学,2019.

[40] 潘威,史晓宁,张焰,勾中彪,任超.汽车加速车内轰鸣声控制研究[J].客车技术与研究,2020,42(01):56-59.

[41] 杨洋,褚志刚.汽车路面噪声多重相干分解方法研究[J].振动与冲击,2015,34(19):31-36.

[42] 唐贵基,陈卓群.混合传递路径分析(TPA)方法的准确性验证[J].噪声与振动控制,2015,35(02):184-187.

[43] 徐猛. 基于传递路径分析方法的车内低频结构噪声识别与控制[D].天津大学,2014.

[44] 孔凡盛. 基于TPA方法的某车型整车路面噪声分析研究[D].天津科技大学,2017.

[45] 范朝梦. 基于传递路径分析方法的车内振动控制研究[D].吉林大学,2018.

[46] Gert De Sitter, Cheristof Devriendt, Patrick Guillaume, et al. Operational transfer path analysis[J]. Mechanical Systems & Signal Processing,2010,24(2):416-431.

[47] 王云飞. 基于传递路径分析的乘用车辆路面噪声成因分析与控制措施研究[D].长安大学,2016.

[48] Masto Hashioka, Ichiro kido. An Application Technique Of Transfer Path Analysis For Automotive Body Vibration[C].SAE:2007-01-2334

[49] 王万英,靳晓雄,彭为,郭辉,尹燕莉.轮胎振动噪声结构传递路径分析[J].振动与冲击,2010,29(06):88-91.

[50] 鞠道杰,徐延海,朱鹏兴,李升亚,李科旗.商用车白车身焊点模拟对模态分析的影响研究[J].广西大学学报(自然科学版),2018,43(03):916-925.

[51] 南田田,孟玲宇,费春东,赵亮.降噪材料的研究进展与发展趋势[J].纤维复合材料,2020,37(02):68-73.

中图分类号:

 U463.82+1    

条码号:

 002000070683    

馆藏号:

 TD10058006    

馆藏位置:

 403    

备注:

 403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库    

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