板结构隔声分析及在汽车上的应用仿真

发布时间：2020-05-07 11:23

【摘要】：随着科技的发展,人们生活水平的提高,汽车的NVH性能正在成为和动力性、经济性、安全性一样衡量汽车性能的指标,而板件隔声性能的好坏,对NVH性能也是有影响的。对于结构比较简单的板件(如单层板和双层板等)隔声理论相对来说比较成熟,应用前能够进行隔声理论计算,但是对于结构比较复杂的板件,还需要借助仿真软件进行分析。本文研究了不同板结构隔声性能的特点、影响板结构隔声性能的因素以及改善隔声性能的方法等。从简单的单层板结构出发,再到双层板结构和声子晶体板结构,结合理论和仿真的方法,进行了相关的研究,然后针对隔声性能较好的凸起型声子晶体板结构,提出了改进型的结构,改进后的结构隔声性能在中低频得到了一定的改善。首先,对单层板各个隔声控制区做了分析,在对单层板分析的基础上,讨论了改变单层板结构形式对单层板隔声特性的影响;又对空腔双层板结构隔声性能影响因素做了分析,在对空腔双层板结构分析的基础上,讨论了两种加筋双层板的隔声性能;通过对比空腔双层板和两种加筋双层板结构隔声曲线,发现内部加筋对双层板隔声性能有很大影响,故分析了声桥作用对夹层板结构隔声性能的影响。然后,对一维声子晶体板结构带隙特性和隔声性能做了分析,而后对两种典型的二维声子晶体结构带隙特性和隔声性能做了分析,这两种声子晶体结构分别是内嵌型和凸起型结构。通过对比以上三种结构,发现凸起型结构的中低频隔声性能和整体隔声性能要更好些。因此,在凸起型结构的基础上,提出了改进型的结构,并引入了微穿孔结构。改进后的结构不仅能提高低频的隔声性能,而且还能改善其它频段的隔声性能。最后,将改进后的凸起型声子晶体结构应用到简化的汽车内部空腔模型的隔声仿真分析中,以查看改进后结构的应用仿真效果;对单层板和双层板隔声性能试验测试结果和相对应的仿真分析结果做了对比,以保证本文仿真分析的准确性。
【图文】：

隔声板,结构形式,隔声性能,夹层板

板结构的隔声性能，降低车内噪声辐射，但是这样也无疑会增大结构的质量，带来很多负面的影响。目前来说，常见的改善板结构隔声性能的方法有很多，比如单层加筋板，夹层板和周期性结构板等，几种夹层板和周期性板结构形式如图1.1所示。夹层板结构可以分为复合夹层板和加筋夹层板，复合夹层板是通过填充吸声材料的方式来改善结构的隔声性能，加筋夹层板是通过内部加筋的方式改善结构的隔声性能，内部夹层和内部加筋的形式不同对隔声性能的影响也不同，通过对内部夹层和内部加筋的设计，可以在不同的频率范围内实现不同的隔声效果，对于夹层结构形式对隔声性能的研究也比较广泛。关于周期性结构在板的隔声中的研究，也正越来越被人们关注，其中含有声子晶体结构的板也表现出较好的隔声效果。图 1.1 常见的几种隔声板结构形式Fig.1.1 Common sound insulation plate structures1.4 课题研究的技术路线本文首先从简单的单层板出发，再到双层板和声子晶体板，结合理论、仿真和试验的方法，，进行了详细的研究，最后针对隔声性能较好的凸起型声子晶体板结构，提出了改进型的结构

变化图,声波传播,变化图,方式

一部分在板内向板四周传播，还有一部分会透射过板件，三种声波在垂直入射条件下，传播方式的变化如图2.1 所示。图 2.1 声波传播方式变化图Fig.2.1 The propagation path of sound wave2.1.2 声波方程声波在传播过程中，其实是具有一定规律性的。在空间中，不同位置的声压可能有不同的值，会存在一定的空间分布特性，而这些空间位置中不同的值又会随时间的变化而发生变化，即声音是随时间和空间变化的量。声波的传播满足三个基本规律，下面是对三个规律的理论介绍[26]。（1）声波运动方程体积为体积元，声波穿过时，左侧的压强为，右侧的声压为，其中 = ，压强乘以面积可以得到两侧的力分别为： = ( ) （2.7） = ( ) （2.8）由以上两式可以得到，沿x 方向的合力为： = （2.9）另外，该体积元内的质量为 S
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463

【参考文献】