发动机薄壁件主要噪声贡献模态的研究与应用

发布时间：2025-04-18 02:20

　　随着汽车科技与汽车消费水平的不断发展,汽车行业的竞争日趋激烈,对汽车NVH性能及声品质性能的要求也越来越高。薄壁件主要分布安装于发动机的表面,它们所产生的噪声约占整机表面辐射噪声的40～50%,是发动机的主要辐射噪声源。由于发动机是汽车最主要的振动、噪声源,因此,研究发动机薄壁件的振声特性对控制发动机整机乃至整车的噪声有着非常重要的意义。本文从低噪声结构设计与低响度结构设计为切入点,以发动机三大薄壁件之一的正时罩为例,研究了薄壁件声学性能及主要声学模态分析的方法,主要研究内容和进展从以下两个方面展开。针对传统低噪声控制采用模态追踪法确定目标模态的不确定性问题,本文提出了一种主要噪声贡献模态分析法。该方法可以计算任意频率处的每阶运行模态的噪声贡献量,为结构优化提供依据。采用一阶四面体建立正时罩有限元模型,计算每个单元的刚度矩阵及质量矩阵,再集成得到结构的刚度矩阵及质量矩阵,并计算结构的模态频率及模态振型。将多体动力学计算得到的螺栓孔激励力施加于用于模拟安装约束的理想弹簧单元上,采用模态叠加法计算正时罩动力学响应。通过模态测试及表面振动速度测试的结果验证了有限元建模和动力学响应的准确性。将复...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 发动机振动噪声及声品质研究进展
        1.2.1 振动噪声控制研究
        1.2.2 声品质研究
    1.3 本文的研究内容
2 主要噪声贡献模态法
    2.1 薄壁件的低噪声虚拟设计流程
        2.1.1 有限元分析
        2.1.2 声学预测及分析
        2.1.3 结构改进及评估
    2.2 主要噪声贡献模态法的理论推导
    2.3 本章小结
3 发动机薄壁件的振动特性分析
    3.1 薄壁件有限元分析
        3.1.1 单元刚度矩阵及质量矩阵
        3.1.2 组装整体刚度及质量矩阵
        3.1.3 动态分析理论
    3.2 正时罩有限元模型的建立与验证
        3.2.1 有限元建模及计算
        3.2.2 模态测试试验
        3.2.3 模型验证
    3.3 正时罩结构动力学分析
        3.3.1 动力学响应计算
        3.3.2 表面振动测试
        3.3.3 动力响应验证
    3.4 本章小结
4 薄壁件的声学分析及优化
    4.1 声学分析方法
        4.1.1 振动速度映射关系
        4.1.2 辐射噪声计算
    4.2 正时罩声学预测及分析
        4.2.1 声学预测及验证
        4.2.2 主要噪声贡献模态分析
    4.3 薄壁件结构声学优化
        4.3.1 理想约束优化
        4.3.2 结构优化
    4.4 本章小结
5 薄壁件的低响度结构设计
    5.1 响度数值计算与拓扑优化理论
        5.1.1 三分之一倍频程转化方法
        5.1.2 响度计算方法
        5.1.3 拓扑优化原理
    5.2 响度仿真计算
        5.2.1 有限元模型建立与验证
        5.2.2 动力学分析与验证
        5.2.3 声学预测与验证
        5.2.4 响度仿真分析
    5.3 响度优化
        5.3.1 多目标拓扑优化
        5.3.2 响度优化
    5.4 本章小结
6 全文总结
    6.1 研究成果
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
参考文献
附录



本文编号：4040369