基于響應(yīng)面法的車身結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、汽車的NVH特性是衡量汽車設(shè)計(jì)及制造質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，車內(nèi)噪聲已成為影響汽車乘坐舒適性和顧客決定是否購買該車的關(guān)鍵因素之一。因此，如何降低車內(nèi)噪聲水平，研究汽車車內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲產(chǎn)生機(jī)理及控制方法，改善車內(nèi)聲學(xué)環(huán)境、提高車輛乘坐舒適性的方法和途徑，將極大地提高汽車的聲學(xué)設(shè)計(jì)水平和市場(chǎng)競爭力，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
　　 在汽車設(shè)計(jì)階段，通過對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化以及敷設(shè)阻尼或吸聲材料等措施均可有效改善結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能，提高市場(chǎng)競爭

2、力。本文以國家“躍升計(jì)劃”專項(xiàng)—中國高水平汽車自主創(chuàng)新能力建設(shè)（簡稱“中氣專項(xiàng)”）的NVH項(xiàng)目為研究背景，運(yùn)用有限元分析方法研究白車身一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)問題，將響應(yīng)面理論與可靠性理論相結(jié)合，提出了提高車身一階固有頻率的可靠性優(yōu)化方法，改善了車身結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能;計(jì)算了從懸置點(diǎn)到駕駛員右耳處的車身噪聲傳遞函數(shù)，通過板件貢獻(xiàn)量分析識(shí)別出影響車內(nèi)噪聲較大的板件;基于可靠性優(yōu)化方法，通過修改和優(yōu)化板件的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及敷設(shè)阻尼材料等途徑，減小板件振動(dòng)，降低

3、板件振動(dòng)引起的輻射噪聲。
　　 論文主要研究工作和創(chuàng)新成果有
　　 (1)建立了“中氣專項(xiàng)”轎車車身結(jié)構(gòu)和聲固耦合的有限元模型，研究了系統(tǒng)的振動(dòng)特性，對(duì)其進(jìn)行了模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)其一階整體扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)怠速激勵(lì)頻率較接近，有待改進(jìn)。同時(shí)，為更直觀的了解車內(nèi)噪聲水平，建立了車室聲腔有限元模型，通過在車身前懸架處施加激勵(lì)，計(jì)算了駕駛員右耳處的聲壓級(jí),對(duì)車內(nèi)結(jié)構(gòu)噪聲水平進(jìn)行了仿真分析，確定了峰值聲壓及共振頻率，為后續(xù)的車內(nèi)噪

4、聲控制提供了指導(dǎo)。
　　 (2)針對(duì)“中氣專項(xiàng)”轎車白車身一階整體扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率偏低問題，運(yùn)用模態(tài)靈敏度分析方法研究了一階整體扭轉(zhuǎn)模態(tài)對(duì)白車身所有板件厚度的靈敏度;對(duì)參考點(diǎn)聲壓峰值頻率處車身板件結(jié)構(gòu)的聲學(xué)貢獻(xiàn)量進(jìn)行了分析，確定了對(duì)車內(nèi)參考點(diǎn)（駕駛員右耳位置）的聲壓值影響較大的板件，從而為改進(jìn)車身結(jié)構(gòu)以提高白車身一階整體扭轉(zhuǎn)模態(tài)、降低車內(nèi)噪聲提供了依據(jù)。
　　 (3)針對(duì)車身結(jié)構(gòu)參數(shù)的不確定性會(huì)導(dǎo)致車身振動(dòng)性能確定性優(yōu)化結(jié)果

5、不可靠問題，將可靠性分析與優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，提出了一種提高車身一階固有頻率的可靠性優(yōu)化方法。該方法基于響應(yīng)面方法構(gòu)建車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化近似模型，以車身總質(zhì)量為目標(biāo)，以車身結(jié)構(gòu)一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率為約束，對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性優(yōu)化。對(duì)“中氣專項(xiàng)”轎車車身結(jié)構(gòu)振動(dòng)性能的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果表明，采用該方法對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可提高車身結(jié)構(gòu)的一階固有頻率，避免怠速共振，并有效降低了車內(nèi)噪聲水平，達(dá)到了可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。
　　 (4)為了降低車內(nèi)噪

6、聲，控制車身板件的輻射噪聲，提出了一種通過修改結(jié)構(gòu)以及添加阻尼材料進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能可靠性優(yōu)化的方法。該方法考慮了設(shè)計(jì)參數(shù)、約束條件的不確定性，以需要修改的板件厚度和敷加的阻尼參數(shù)為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，以重要板件的質(zhì)量和一階模態(tài)頻率為約束條件，板件的輻射聲功率為目標(biāo)函數(shù)，基于響應(yīng)面模型對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)-聲學(xué)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化結(jié)果表明，該方法能有效降低車身板件的輻射噪聲。
　　 本文在結(jié)構(gòu)聲學(xué)數(shù)值分析、響應(yīng)面近似模型、板件貢獻(xiàn)量分