整車隨機非線性動力模型建立及車內(nèi)噪聲控制研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，降低汽車噪聲對環(huán)境的影響越來越受到人們的重視。根據(jù)噪聲影響對象的不同，汽車噪聲可分為車外噪聲和車內(nèi)噪聲。車外噪聲主要影響汽車外部環(huán)境，而車內(nèi)噪聲則直接影響汽車的聲學(xué)舒適性，因此很多新車型的開發(fā)中都將車內(nèi)噪聲特性的設(shè)計、優(yōu)化和控制作為整個轎車開發(fā)中的一個重要步驟和環(huán)節(jié)。由于車內(nèi)噪聲主要是由發(fā)動機和路面激勵引起，為了研究其動態(tài)特性，必須對整車的動力學(xué)特性進(jìn)行研究。為此本文以某轎車為例，建立包含車內(nèi)流體的整車流固耦

2、合非線性模型，并對車內(nèi)噪聲進(jìn)行分析，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：通過對轎車副車架與車身之間橡膠支承進(jìn)行動力學(xué)試驗和理論分析，發(fā)現(xiàn)在不同激勵頻率和振幅下橡膠支承的力—位移曲線具有明顯的遲滯特性，且遲滯恢復(fù)力可以分解成非遲滯非線性彈性恢復(fù)力和純遲滯非線性阻尼力兩部分，并可用多項式和類橢圓函數(shù)分別進(jìn)行模擬，據(jù)此本文提出了橡膠支承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對參數(shù)進(jìn)行了辨識。用所建模型重構(gòu)恢復(fù)力—位移遲滯回線，與試驗結(jié)果的比較表明，該模型

3、能很好地描述橡膠支承的動態(tài)特性，說明用多項式和類橢圓函數(shù)來模擬轎車中前橋橡膠支承的遲滯特性是可行的。為了研究車內(nèi)噪聲問題，必須考慮車內(nèi)空腔流體的振動特性及對車身振動特性的影響。為此，本文采用有限單元法對車身結(jié)構(gòu)、車內(nèi)空腔流體以及兩者耦合系統(tǒng)模型進(jìn)行模態(tài)分析，并對計算結(jié)果進(jìn)行分析對比。通過該項研究得到車身結(jié)構(gòu)與車內(nèi)聲場耦合子結(jié)構(gòu)在廣義坐標(biāo)下的運動方程，為用自由界面模態(tài)綜合法建立整車模型奠定基礎(chǔ)。由于整車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故采用包括軟

4、子結(jié)構(gòu)在內(nèi)的動態(tài)子結(jié)構(gòu)方法，把整車模型劃分為多個子結(jié)構(gòu)，包括動力總成子結(jié)構(gòu)、副車架子結(jié)構(gòu)、車身與車內(nèi)聲場耦合子結(jié)構(gòu)、非簧載質(zhì)量子結(jié)構(gòu)及多個線性和非線性軟子結(jié)構(gòu)等。采用自由界面模態(tài)綜合法，建立整車結(jié)構(gòu)—車內(nèi)聲場流固耦合動力學(xué)模型。對于車身與車內(nèi)聲場耦合子結(jié)構(gòu)，由于其質(zhì)量和剛度矩陣為非對稱矩陣，傳統(tǒng)的模態(tài)疊加法不能應(yīng)用到耦合系統(tǒng)中，本文引入了左特征向量的概念，用左特征向量左乘原方程，使耦合系統(tǒng)微分方程得到解耦。考慮到副車架與車身

5、之間橡膠支承的滯后特性，故整車系統(tǒng)動力學(xué)模型具有非線性特性。在已建立的總系統(tǒng)動力學(xué)模型基礎(chǔ)上，采用Monto Carlo法模擬路面激勵譜和發(fā)動機隨機激勵力譜，利用整車結(jié)構(gòu)—聲學(xué)耦合系統(tǒng)的非線性動力學(xué)方程，在時域內(nèi)對路面激勵和發(fā)動機激勵產(chǎn)生的汽車振動和車內(nèi)空腔的聲壓進(jìn)行仿真模擬，并在實驗室液壓伺服振動臺和實際道路上進(jìn)行相似工況的試驗測試。對比結(jié)果表明，臺架和發(fā)動機怠速時線性總聲壓級的最大相對誤差為6.8％，說明本文所建整車流