汽车车身声—固系统的振动与噪声仿真及其控制

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随着汽车业的高速发展,在确保汽车安全性、动力性能的前提下,舒适性已经越来越受到消费者的关注。本文主要以汽车车身的声—结构系统为研究对象,将有限元与边界元结合使用,实现了ANSYS与SYSNOISE的有效衔接,从而达到汽车振动噪音的预测与控制效果。借助APDL参数化语言,对汽车顶棚进行压电反馈闭环系统控制。本文在ANSYS中对汽车车身建模,并进行模态分析。结果表明,耦合系统的模态结果与车身模态及声腔模态有很强的关系;座椅的存在使得声腔模型不再对称,节线位置不连续,有座椅较无座椅时振型基本一致,只是模态频率值稍低。车内中低频20-200Hz的噪声主要是由车身板件振动引起,且发动机是主要的噪声源。本文只考虑了发动机对车身的竖向激励作用,分别对汽车的声腔以及耦合系统进行声学响应分析,获取人耳附近四个测点的声压大小,发现两种情况下的整体噪声水平相当,考虑声—固耦合后的声压峰值略高,某些峰值稍有频移。进一步对汽车车身各板件声学贡献分析,得知对峰值声压影响较大的主要正贡献板件是车身前围板、车身前后顶棚、背门、后底板。最后,对汽车顶棚进行压电反馈控制,将压电片分别粘贴于顶棚上下表面的不同位置,进行中间、纵向左右、横向反馈三种控制方式。得出结论:中间反馈控制效果很差,纵向比例反馈控制效果不佳,纵向恒值反馈控制在0.18s时就能够达到很好的效果;横向采用比例反馈控制在0.2s时就已经达到很好的控制效果。鉴于在工程中,比例反馈控制相对便捷,常用于易于控制的结构,不仅节省资源,控制效果也令人满意。因此建议选用横向比例控制。
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