車用鎂合金材料NVH性能研究及鎂質(zhì)儀表板聲學優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、鎂合金是目前應用的最輕的結(jié)構(gòu)材料，并以其高阻尼性能、高比強度、高比剛度等特點，在汽車工業(yè)中得到日益廣泛的應用。當鎂合金替換原有的車用金屬材料后，必將影響整車的NVH性能。因此開展鎂合金車身構(gòu)件的聲學性能研究勢在必行。本文針對鎂合金材料應用于車身儀表板后遇到的聲學問題展開了研究工作。
　　采用脈沖響應衰減法測量了鎂合金AZ31的阻尼性能。用板件結(jié)構(gòu)的近場輻射聲壓代替了表面振動信號，避免了接觸式振動傳感器引入的附加質(zhì)量和邊界約束阻尼的

2、影響，使測試結(jié)果更加準確。利用窄帶帶通濾波器處理近場聲壓信號，求取了低頻段單個模態(tài)下的阻尼損耗因子及高頻段單個帶寬內(nèi)的平均阻尼損耗因子。鎂合金AZ31的阻尼損耗因子在0-3000Hz范圍內(nèi)為2～25×10-4。同時測量了鋼的阻尼損耗因子作為對比。實驗結(jié)果表明鎂合金的阻尼性能比鋼好。
　　在鎂合金板件隔聲性能的研究上，根據(jù)聲波在聲學介質(zhì)分界面處的聲學邊界條件及牛頓定律，推導了平面聲波入射場和擴散聲波入射場下，單層鎂合金板的聲阻抗率和

3、隔聲量理論計算公式。依靠自行設(shè)計、制造的駐波管，測量聲波正入射條件下鎂合金圓形板件的噪聲衰減量，比較了單層板、雙層板的測量結(jié)果，分析板件厚度、板間空氣層厚度及板件放置次序等因素對構(gòu)件隔聲性能的影響。
　　本文提出一種預測復雜構(gòu)件的隔聲性能的仿真方法--結(jié)構(gòu)-聲耦合分析法，經(jīng)實驗驗證，該方法準確可靠。利用結(jié)構(gòu).聲耦合分析法，預測了克萊斯勒Viper儀表板及凱迪拉克CTS儀表板在中低頻范圍內(nèi)的隔聲性能。研究發(fā)現(xiàn)，用鎂合金替換原鋼質(zhì)材料

4、，當重量減輕30％-40％時，儀表板的隔聲性能不會惡化。且由于阻尼的衰減作用，在低頻段隔聲性能甚至有所改善。改善儀表板上穿通元件的密封情況，提高邊界連接剛度可提高儀表板整體的隔聲性能。
　　利用面板聲貢獻量分析法，成功地對鎂合金儀表板隔聲性能在“關(guān)鍵頻率”下的“關(guān)鍵區(qū)域”進行定位。以Biot-Allard模型為基礎(chǔ)，得到了聲學包裝起隔聲作用時的聲學導納，以此為邊界條件，準確地預測了復合鎂質(zhì)儀表板的隔聲性能。研究指出，隨著吸聲材料厚

5、度的增加，復合儀表板的隔聲量不是單調(diào)增加的，在設(shè)計復合結(jié)構(gòu)儀表板時，要同時考慮成本與低頻“隔聲惡化”的問題，合理選取吸聲材料的厚度。
　　建立了一整車結(jié)構(gòu)-聲耦合有限元模型，計算了復合鎂質(zhì)儀表板五個板件的各層聲學包裝的厚度對駕駛員耳旁一點聲壓的結(jié)構(gòu)-聲學靈敏度。依據(jù)靈敏度分析結(jié)果，用“可行方向法”優(yōu)化目標點聲學性能，使目標點聲壓在整個頻率范圍內(nèi)最低。優(yōu)化后的復合鎂質(zhì)儀表板質(zhì)量減輕了3.6kg，目標點總聲壓級由78.1 dB降至76