工程机械驾驶室全局声振耦合特性分析与声品质评价研究
发布时间：2021-03-01 20:27
工程机械行业是我国改革开放以来发展最快、对国家基础设施建设影响最大的行业之一,其产品已成为出口创汇的主力产品之一,我国也已成为名副其实的工程机械制造大国,但我国工程机械产品的总体水平与发达国家相比仍然要落后,尤其涉及工程机械振动、噪声、排放等方面的水平与世界工程机械制造强国还存在较大差距,产品难以批量进入发达地区的市场。随着现代化建设发展,工程机械愈来愈向着复杂化、大型化和轻量化方向发展,其振动和噪声问题显得更加突出。因此,工程机械NVH性能的控制成了产品升级换代、提高产品国际市场竞争力的重要途径之一。工程机械驾驶室噪声水平作为衡量工程机械NVH性能的重要指标之一,它是工程机械NVH性能控制的关键和难点。众所周知,工程机械驾驶室通常含有大量薄板类结构,而薄板振动而引起的声辐射和声振耦合问题则是声学工程领域的研究热点。近年来,在车辆轻量化发展过程中,由驾驶室结构声场耦合所产生的低沉轰鸣声,已成为车内噪声的主要噪声源之一,严重影响了驾乘人员的乘坐舒适性。因此,针对驾驶室内的低频噪声问题,研究结构声场耦合机理及其耦合特性,对提高车辆驾驶室的声学设计水平、降低低频耦合噪声具有重要的应用价值。此...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
工程机械驾驶室的结构–声腔有限元模型
第一章 绪论近年来，边界元法受到了国内外越来越多的工程技术人员和学者者的广泛重视，使得边界单元法发展较为迅速，并涌现出了大量的理论研究成果[58][ 59][ 60][ 61][62][ 63][ 64][ 65][6][ 67][ 68][ 69][70]。S. Suzuki 采用边界元法对一个复杂形状的腔内部的噪声问题进行了分析[71]。C. Cheng 利用多域边界元法研究了薄板结构的声辐射问题[72]。Wu 对多域边界元法进行了简化，并在消声器的声学计算中取得成功[73],[74]。M. Fischer[75]，Z.S. Chen[76]提出了快速多极边界元法，提高了矩阵与向量相乘的计算速度，从而降低了传统边界元法求解的存储量和计算量，提高了声学边界元法的计算效率。后来，又发展出了时域瞬态边界元法[77],[78]。赵键利用域内Helmholtz 积分方程建立了补充方程式，并通过与 Helmholts 积分方程的结合，解决了任意频率下的结构声辐射求解的问题[14,79]。张胜勇采用三次 B 样条函数作为边界元法的插值形函数，对结构振动声辐射的计算进行了研究，并取得了较好的计算精确度[80]。黎胜采用边界元法计算结构振动辐射声场，结合有限元法计算了弹性板表面声压、场点声压及辐射声功率，并将仿真结果与理论值进行了比较[81][82]。王丽丽基于有限元/边界元法，对模拟舱室结构进行辐射声场仿真与实验（如图 1.3 所示），对模拟舱室结构进行模态实验，将仿真计算与模态实验进行对比，验证了 FE/BE 模型的正确性[83]。石广田利用Simpack 软件建立高速列车与轨道之间的耦合动力学模型，计算得到了在轨道不平顺谱激励下的轮轨垂向力，并施加到高架箱梁结构的有限元模型中，计算了高架箱梁表面的振动响应，通过将箱梁结构振动响应作为声学边界条件，采用间接边界元法对其进行了声辐射计算分析。研究结果表
合线性保守振子间的功率流动与两个振子的平均能量差成正比，为统计能量法的发展奠定了理论基础。随后，大量的学者利用统计能量法对声场进行研究，使其得到了快速的发展。R.Wentang 利用统计能量法预测了在噪声源激励下的室内封闭声场，并且预测结果与实验结果之间具有较好的一致性[108]。H.Chen 对比分析了噪声路径分析法（TPA）和 SEA 理论模型，并将其应用于某轻卡的车内噪声预测分析中[109]。J.E. Manning 利用统计能量法对封闭声腔的 100~500 Hz 中频结构噪声进行了分析，给出了计算模态密度和中频耦合系数过程需要注意的事项[110]。C. Musser 基于统计能量法建立了一个典型的车厢内部及周围结构系统的计算模型，研究了吸声材料的分布变化对车内场点声学响应的影响[111]。P.Moron 采用统计能量法对整车的 NVH 设计和开发目标进行了设定，提出了解决模型验证、贡献度分析、设计灵敏度分析及结构部件优化的设计理念[112]。此外，国内学者也利用统计能量法展开了大量的研究。靳晓雄利用统计能量分析法对轿车内室噪声进行仿真计算，研究发现 400~5000 Hz 频率范围内 SEA 模型的计算结果与车内声压水平实测值的误差较小[113]。王登峰采用实验方法分别确定了各子系统的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子，建立了统计能量分析模型，将分析预测的结果与实验结果进行了比较[114]。吴健基于 FE-SEA 混合法建立高速列车车体铝型材振动声辐射预测模型（如图 1.5 所示），并与 FE-BEM 模型的预测结果进行对比分析，验证模型的有效性[115]。陈丽丽等人通过对汽车行驶时车身振动加速度的测试，选取具有代表性的车身部件建立了整车 SEA 模型，计算了模型的基本参数和激励输入，并对比了使用统计能量分析法得出的数值仿真结果与实验结果，验证了
【参考文献】：
期刊论文
[1]声品质主观评价方法对比分析[J]. 刘宁宁,李文静,王岩松,章伟,郭辉. 现代制造工程. 2016(10)
[2]基于板件贡献分析的装载机驾驶室低噪声设计[J]. 张俊红,李忠鹏,毕凤荣,王健,何文运,朱传峰,田雨. 振动.测试与诊断. 2016(03)
[3]支持向量机在汽车加速车内声品质预测中的应用[J]. 贺岩松,涂梨娥,徐中明,张志飞,谢耀仪. 汽车工程. 2015(11)
[4]轿车驾驶舱噪声的测试与分析[J]. 陈丽丽,杨硕,刘江,宣海枫,王威,李剑敏. 浙江理工大学学报. 2015(11)
[5]基于FE-SEA混合法的铝型材振动声辐射特性预测[J]. 吴健,肖新标,张玉梅,圣小珍. 噪声与振动控制. 2015(03)
[6]基于FEM/BEM法的模拟舱室结构声辐射仿真与试验[J]. 王丽丽,李舜酩,程春,李纪永. 噪声与振动控制. 2015(02)
[7]高铁板式轨道区段箱梁结构噪声辐射分析[J]. 石广田,杨新文,张小安,杨建近. 噪声与振动控制. 2015(01)
[8]基于LS-SVM算法的加速车内噪声品质评价模型[J]. 肖淙文,王岩松,石磊. 机械科学与技术. 2015(01)
[9]船舶机舱模型振声环境预报与控制[J]. 梁炳南,于洪亮,蔡延年. 噪声与振动控制. 2014(06)
[10]汽车声品质研究综述[J]. 贺岩松,涂梨娥,徐中明,张志飞. 汽车工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]基于面板声学贡献度的封闭空腔结构内声场分析的若干关键问题研究[D]. 肖悦.合肥工业大学 2014
[2]汽车声品质评价技术及方法研究[D]. 谢军.吉林大学 2009
[3]结构—声学耦合分析及其波函数法研究[D]. 何雪松.华中科技大学 2008
[4]基于双耳听觉模型的车内声品质分析与评价方法研究[D]. 梁杰.吉林大学 2007
[5]板结构辐射声的声品质基础理论研究[D]. 乔宇锋.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]基于机器视觉的蔬菜种子质量检测系统的设计与实现[D]. 全胜.湖南大学 2017
[2]工程机械声品质评价系统研究[D]. 侯晓蕊.山东大学 2013
[3]赫姆霍兹消声器的消声性能研究[D]. 刘文文.哈尔滨工业大学 2010
[4]汽车声品质主观评价与分析方法研究[D]. 杨雯.合肥工业大学 2009
[5]声场与结构耦合系统的模态分析与灵敏度计算[D]. 高剑.大连理工大学 2002
本文编号：3057988
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
工程机械驾驶室的结构–声腔有限元模型
第一章 绪论近年来，边界元法受到了国内外越来越多的工程技术人员和学者者的广泛重视，使得边界单元法发展较为迅速，并涌现出了大量的理论研究成果[58][ 59][ 60][ 61][62][ 63][ 64][ 65][6][ 67][ 68][ 69][70]。S. Suzuki 采用边界元法对一个复杂形状的腔内部的噪声问题进行了分析[71]。C. Cheng 利用多域边界元法研究了薄板结构的声辐射问题[72]。Wu 对多域边界元法进行了简化，并在消声器的声学计算中取得成功[73],[74]。M. Fischer[75]，Z.S. Chen[76]提出了快速多极边界元法，提高了矩阵与向量相乘的计算速度，从而降低了传统边界元法求解的存储量和计算量，提高了声学边界元法的计算效率。后来，又发展出了时域瞬态边界元法[77],[78]。赵键利用域内Helmholtz 积分方程建立了补充方程式，并通过与 Helmholts 积分方程的结合，解决了任意频率下的结构声辐射求解的问题[14,79]。张胜勇采用三次 B 样条函数作为边界元法的插值形函数，对结构振动声辐射的计算进行了研究，并取得了较好的计算精确度[80]。黎胜采用边界元法计算结构振动辐射声场，结合有限元法计算了弹性板表面声压、场点声压及辐射声功率，并将仿真结果与理论值进行了比较[81][82]。王丽丽基于有限元/边界元法，对模拟舱室结构进行辐射声场仿真与实验（如图 1.3 所示），对模拟舱室结构进行模态实验，将仿真计算与模态实验进行对比，验证了 FE/BE 模型的正确性[83]。石广田利用Simpack 软件建立高速列车与轨道之间的耦合动力学模型，计算得到了在轨道不平顺谱激励下的轮轨垂向力，并施加到高架箱梁结构的有限元模型中，计算了高架箱梁表面的振动响应，通过将箱梁结构振动响应作为声学边界条件，采用间接边界元法对其进行了声辐射计算分析。研究结果表
合线性保守振子间的功率流动与两个振子的平均能量差成正比，为统计能量法的发展奠定了理论基础。随后，大量的学者利用统计能量法对声场进行研究，使其得到了快速的发展。R.Wentang 利用统计能量法预测了在噪声源激励下的室内封闭声场，并且预测结果与实验结果之间具有较好的一致性[108]。H.Chen 对比分析了噪声路径分析法（TPA）和 SEA 理论模型，并将其应用于某轻卡的车内噪声预测分析中[109]。J.E. Manning 利用统计能量法对封闭声腔的 100~500 Hz 中频结构噪声进行了分析，给出了计算模态密度和中频耦合系数过程需要注意的事项[110]。C. Musser 基于统计能量法建立了一个典型的车厢内部及周围结构系统的计算模型，研究了吸声材料的分布变化对车内场点声学响应的影响[111]。P.Moron 采用统计能量法对整车的 NVH 设计和开发目标进行了设定，提出了解决模型验证、贡献度分析、设计灵敏度分析及结构部件优化的设计理念[112]。此外，国内学者也利用统计能量法展开了大量的研究。靳晓雄利用统计能量分析法对轿车内室噪声进行仿真计算，研究发现 400~5000 Hz 频率范围内 SEA 模型的计算结果与车内声压水平实测值的误差较小[113]。王登峰采用实验方法分别确定了各子系统的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子，建立了统计能量分析模型，将分析预测的结果与实验结果进行了比较[114]。吴健基于 FE-SEA 混合法建立高速列车车体铝型材振动声辐射预测模型（如图 1.5 所示），并与 FE-BEM 模型的预测结果进行对比分析，验证模型的有效性[115]。陈丽丽等人通过对汽车行驶时车身振动加速度的测试，选取具有代表性的车身部件建立了整车 SEA 模型，计算了模型的基本参数和激励输入，并对比了使用统计能量分析法得出的数值仿真结果与实验结果，验证了
【参考文献】：
期刊论文
[1]声品质主观评价方法对比分析[J]. 刘宁宁,李文静,王岩松,章伟,郭辉. 现代制造工程. 2016(10)
[2]基于板件贡献分析的装载机驾驶室低噪声设计[J]. 张俊红,李忠鹏,毕凤荣,王健,何文运,朱传峰,田雨. 振动.测试与诊断. 2016(03)
[3]支持向量机在汽车加速车内声品质预测中的应用[J]. 贺岩松,涂梨娥,徐中明,张志飞,谢耀仪. 汽车工程. 2015(11)
[4]轿车驾驶舱噪声的测试与分析[J]. 陈丽丽,杨硕,刘江,宣海枫,王威,李剑敏. 浙江理工大学学报. 2015(11)
[5]基于FE-SEA混合法的铝型材振动声辐射特性预测[J]. 吴健,肖新标,张玉梅,圣小珍. 噪声与振动控制. 2015(03)
[6]基于FEM/BEM法的模拟舱室结构声辐射仿真与试验[J]. 王丽丽,李舜酩,程春,李纪永. 噪声与振动控制. 2015(02)
[7]高铁板式轨道区段箱梁结构噪声辐射分析[J]. 石广田,杨新文,张小安,杨建近. 噪声与振动控制. 2015(01)
[8]基于LS-SVM算法的加速车内噪声品质评价模型[J]. 肖淙文,王岩松,石磊. 机械科学与技术. 2015(01)
[9]船舶机舱模型振声环境预报与控制[J]. 梁炳南,于洪亮,蔡延年. 噪声与振动控制. 2014(06)
[10]汽车声品质研究综述[J]. 贺岩松,涂梨娥,徐中明,张志飞. 汽车工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]基于面板声学贡献度的封闭空腔结构内声场分析的若干关键问题研究[D]. 肖悦.合肥工业大学 2014
[2]汽车声品质评价技术及方法研究[D]. 谢军.吉林大学 2009
[3]结构—声学耦合分析及其波函数法研究[D]. 何雪松.华中科技大学 2008
[4]基于双耳听觉模型的车内声品质分析与评价方法研究[D]. 梁杰.吉林大学 2007
[5]板结构辐射声的声品质基础理论研究[D]. 乔宇锋.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]基于机器视觉的蔬菜种子质量检测系统的设计与实现[D]. 全胜.湖南大学 2017
[2]工程机械声品质评价系统研究[D]. 侯晓蕊.山东大学 2013
[3]赫姆霍兹消声器的消声性能研究[D]. 刘文文.哈尔滨工业大学 2010
[4]汽车声品质主观评价与分析方法研究[D]. 杨雯.合肥工业大学 2009
[5]声场与结构耦合系统的模态分析与灵敏度计算[D]. 高剑.大连理工大学 2002
本文编号：3057988
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