整車(chē)隨機(jī)非線性動(dòng)力模型建立及車(chē)內(nèi)噪聲控制研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，降低汽車(chē)噪聲對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越受到人們的重視。根據(jù)噪聲影響對(duì)象的不同，汽車(chē)噪聲可分為車(chē)外噪聲和車(chē)內(nèi)噪聲。車(chē)外噪聲主要影響汽車(chē)外部環(huán)境，而車(chē)內(nèi)噪聲則直接影響汽車(chē)的聲學(xué)舒適性，因此很多新車(chē)型的開(kāi)發(fā)中都將車(chē)內(nèi)噪聲特性的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和控制作為整個(gè)轎車(chē)開(kāi)發(fā)中的一個(gè)重要步驟和環(huán)節(jié)。由于車(chē)內(nèi)噪聲主要是由發(fā)動(dòng)機(jī)和路面激勵(lì)引起，為了研究其動(dòng)態(tài)特性，必須對(duì)整車(chē)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究。為此本文以某轎車(chē)為例，建立包含車(chē)內(nèi)流體的整車(chē)流固耦

2、合非線性模型，并對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲進(jìn)行分析，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：通過(guò)對(duì)轎車(chē)副車(chē)架與車(chē)身之間橡膠支承進(jìn)行動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)和理論分析，發(fā)現(xiàn)在不同激勵(lì)頻率和振幅下橡膠支承的力—位移曲線具有明顯的遲滯特性，且遲滯恢復(fù)力可以分解成非遲滯非線性彈性恢復(fù)力和純遲滯非線性阻尼力兩部分，并可用多項(xiàng)式和類(lèi)橢圓函數(shù)分別進(jìn)行模擬，據(jù)此本文提出了橡膠支承系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)參數(shù)進(jìn)行了辨識(shí)。用所建模型重構(gòu)恢復(fù)力—位移遲滯回線，與試驗(yàn)結(jié)果的比較表明，該模型

3、能很好地描述橡膠支承的動(dòng)態(tài)特性，說(shuō)明用多項(xiàng)式和類(lèi)橢圓函數(shù)來(lái)模擬轎車(chē)中前橋橡膠支承的遲滯特性是可行的。為了研究車(chē)內(nèi)噪聲問(wèn)題，必須考慮車(chē)內(nèi)空腔流體的振動(dòng)特性及對(duì)車(chē)身振動(dòng)特性的影響。為此，本文采用有限單元法對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)、車(chē)內(nèi)空腔流體以及兩者耦合系統(tǒng)模型進(jìn)行模態(tài)分析，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比。通過(guò)該項(xiàng)研究得到車(chē)身結(jié)構(gòu)與車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)耦合子結(jié)構(gòu)在廣義坐標(biāo)下的運(yùn)動(dòng)方程，為用自由界面模態(tài)綜合法建立整車(chē)模型奠定基礎(chǔ)。由于整車(chē)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故采用包括軟

4、子結(jié)構(gòu)在內(nèi)的動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)方法，把整車(chē)模型劃分為多個(gè)子結(jié)構(gòu)，包括動(dòng)力總成子結(jié)構(gòu)、副車(chē)架子結(jié)構(gòu)、車(chē)身與車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)耦合子結(jié)構(gòu)、非簧載質(zhì)量子結(jié)構(gòu)及多個(gè)線性和非線性軟子結(jié)構(gòu)等。采用自由界面模態(tài)綜合法，建立整車(chē)結(jié)構(gòu)—車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)流固耦合動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)于車(chē)身與車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)耦合子結(jié)構(gòu)，由于其質(zhì)量和剛度矩陣為非對(duì)稱(chēng)矩陣，傳統(tǒng)的模態(tài)疊加法不能應(yīng)用到耦合系統(tǒng)中，本文引入了左特征向量的概念，用左特征向量左乘原方程，使耦合系統(tǒng)微分方程得到解耦?？紤]到副車(chē)架與車(chē)身

5、之間橡膠支承的滯后特性，故整車(chē)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型具有非線性特性。在已建立的總系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上，采用Monto Carlo法模擬路面激勵(lì)譜和發(fā)動(dòng)機(jī)隨機(jī)激勵(lì)力譜，利用整車(chē)結(jié)構(gòu)—聲學(xué)耦合系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)方程，在時(shí)域內(nèi)對(duì)路面激勵(lì)和發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)產(chǎn)生的汽車(chē)振動(dòng)和車(chē)內(nèi)空腔的聲壓進(jìn)行仿真模擬，并在實(shí)驗(yàn)室液壓伺服振動(dòng)臺(tái)和實(shí)際道路上進(jìn)行相似工況的試驗(yàn)測(cè)試。對(duì)比結(jié)果表明，臺(tái)架和發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)線性總聲壓級(jí)的最大相對(duì)誤差為6.8％，說(shuō)明本文所建整車(chē)流