鎂質(zhì)車體前端設(shè)計(jì)開發(fā)及NVH性能優(yōu)化研究.pdf

1、鎂合金是一種新型的輕金屬材料，由于其重量輕、比剛度和比強(qiáng)度高、阻尼吸震性能及壓鑄性能好等優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛地在汽車產(chǎn)品上得到應(yīng)用。
　　針對(duì)某型乘用汽車開展了鎂合金的應(yīng)用研究。分析了儀表板橫梁原始結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、模態(tài)等性能。采用壓鑄工藝設(shè)計(jì)鎂合金壓鑄結(jié)構(gòu)替換原鋼質(zhì)儀表板橫梁總成，零件數(shù)量由50個(gè)減少到7個(gè)，縮減率為86％。通過對(duì)鎂合金壓鑄結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)性能分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生的問題。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)，初步提高剛度性能。采用基

2、于多物理量的結(jié)構(gòu)靈敏度分析及質(zhì)量最小化的優(yōu)化模型進(jìn)行鎂合金壓鑄結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在滿足各項(xiàng)機(jī)械性能要求的同時(shí)，鎂合金替代件的質(zhì)量比原鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)減輕了46.6％。
　　對(duì)鎂合金組合板件進(jìn)行了隔聲性能分析。根據(jù)單層板聲阻抗結(jié)果和夾層板的阻抗轉(zhuǎn)換定理得到雙層板隔聲量的推理結(jié)果。分析了組合板空氣夾層厚度變化、不同厚度板件配置、單個(gè)板件厚度變化等多種情況對(duì)組合板件隔聲性能的影響。通過自行設(shè)計(jì)的混響箱，在消聲室內(nèi)對(duì)組合板件進(jìn)行混響聲場(chǎng)條件下的噪聲

3、衰減性能的實(shí)驗(yàn)研究，比較了混響聲場(chǎng)下不同組合板件的聲學(xué)性能。
　　對(duì)前圍板進(jìn)行了鎂合金材料替換研究，重點(diǎn)考查了隔聲性能的變化。在低頻段采用FEM/IBEM(有限元-邊界元)法對(duì)不同材質(zhì)前圍板進(jìn)行隔聲性能比較，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)由鎂合金替換鋼質(zhì)材料后，重量減輕但隔聲性能并未下降，在某些頻段甚至更加良好。對(duì)前圍板孔洞密封是保障結(jié)構(gòu)隔聲性能的前提。通過施加聲學(xué)包裝，發(fā)現(xiàn)在計(jì)算頻域中的低頻處產(chǎn)生隔聲性能惡化現(xiàn)象，同時(shí)分析結(jié)果表明吸聲材料并非越厚越

4、好。采用FE-SEA法進(jìn)行中高頻段隔聲性能分析，發(fā)現(xiàn)鋼的隔聲性能優(yōu)于鎂合金，同時(shí)通過對(duì)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行聲學(xué)包裝設(shè)計(jì)，能產(chǎn)生明顯的聲學(xué)優(yōu)化效果。
　　采用ATV法（聲傳遞向量法）進(jìn)行聲貢獻(xiàn)量分析，得到貢獻(xiàn)量最大板塊，通過模態(tài)分析，確定了隔聲低谷的聲傳遞路徑。根據(jù)分析結(jié)果對(duì)關(guān)注頻率段的主要聲透射區(qū)域及相鄰板塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)其中一塊隔聲量變化明顯。以優(yōu)化第一階模態(tài)為目標(biāo)，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,隔聲低谷現(xiàn)象雖然得到了改善，但

5、高頻段聲學(xué)性能有所下降。對(duì)此現(xiàn)象，需要結(jié)合聲學(xué)包裝進(jìn)行該頻段的聲學(xué)優(yōu)化。
　　建立了整車車內(nèi)聲場(chǎng)SEA(統(tǒng)計(jì)能量分析)模型。通過對(duì)前圍板材料進(jìn)行替換，計(jì)算駕駛員耳旁噪聲，發(fā)現(xiàn)3mm鎂合金前圍板在高頻處相對(duì)于1mm鋼制前圍板的耳旁噪聲大。將復(fù)合前圍板的每層材料厚度作為設(shè)計(jì)變量，以輕量化為目標(biāo)，進(jìn)行車內(nèi)聲場(chǎng)優(yōu)化。通過MMA(移動(dòng)漸近線)法和GA(基因遺傳法)法進(jìn)行優(yōu)化比較，得出結(jié)論GA法能得到全局解。經(jīng)過對(duì)車內(nèi)耳旁噪聲優(yōu)化迭代計(jì)算后，