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

1、鎂合金是目前應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)材料，并以其高阻尼性能、高比強(qiáng)度、高比剛度等特點(diǎn)，在汽車工業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。當(dāng)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(kāi)展鎂合金車身構(gòu)件的聲學(xué)性能研究勢(shì)在必行。本文針對(duì)鎂合金材料應(yīng)用于車身儀表板后遇到的聲學(xué)問(wèn)題展開(kāi)了研究工作。
　　采用脈沖響應(yīng)衰減法測(cè)量了鎂合金AZ31的阻尼性能。用板件結(jié)構(gòu)的近場(chǎng)輻射聲壓代替了表面振動(dòng)信號(hào)，避免了接觸式振動(dòng)傳感器引入的附加質(zhì)量和邊界約束阻尼的

2、影響，使測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。利用窄帶帶通濾波器處理近場(chǎng)聲壓信號(hào)，求取了低頻段單個(gè)模態(tài)下的阻尼損耗因子及高頻段單個(gè)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(shí)測(cè)量了鋼的阻尼損耗因子作為對(duì)比。實(shí)驗(yàn)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(xué)介質(zhì)分界面處的聲學(xué)邊界條件及牛頓定律，推導(dǎo)了平面聲波入射場(chǎng)和擴(kuò)散聲波入射場(chǎng)下，單層鎂合金板的聲阻抗率和

3、隔聲量理論計(jì)算公式。依靠自行設(shè)計(jì)、制造的駐波管，測(cè)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(cè)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(duì)構(gòu)件隔聲性能的影響。
　　本文提出一種預(yù)測(cè)復(fù)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法準(zhǔn)確可靠。利用結(jié)構(gòu).聲耦合分析法，預(yù)測(cè)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(dāng)重量減輕30％-40％時(shí)，儀表板的隔聲性能不會(huì)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(xiàn)量分析法，成功地對(duì)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(jìn)行定位。以Biot-Allard模型為基礎(chǔ)，得到了聲學(xué)包裝起隔聲作用時(shí)的聲學(xué)導(dǎo)納，以此為邊界條件，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了復(fù)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(fù)合儀表板的隔聲量不是單調(diào)增加的，在設(shè)計(jì)復(fù)合結(jié)構(gòu)儀表板時(shí)，要同時(shí)考慮成本與低頻“隔聲惡化”的問(wèn)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(jì)算了復(fù)合鎂質(zhì)儀表板五個(gè)板件的各層聲學(xué)包裝的厚度對(duì)駕駛員耳旁一點(diǎn)聲壓的結(jié)構(gòu)-聲學(xué)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(biāo)點(diǎn)聲學(xué)性能，使目標(biāo)點(diǎn)聲壓在整個(gè)頻率范圍內(nèi)最低。優(yōu)化后的復(fù)合鎂質(zhì)儀表板質(zhì)量減輕了3.6kg，目標(biāo)點(diǎn)總聲壓級(jí)由78.1 dB降至76