文档介绍：2009 年 LMS 中国用户大会论文集

基于模态应变能分析和板件单元贡献分析的车辆阻尼处理
朱林森,周鋐,赵静
(同济大学汽车学院, 上海 201804)
摘要: 阻尼处理在汽车的减振降噪中应用广泛。在车身上作阻尼处理时,阻尼材料敷设的位置和面积是
关键。本文分别依据车身的模态应变能信息,以及在 LMS 中计算得到的车内场点的板件单元贡
献信息,来确定阻尼处理的位置和面积,并在 LMS 中通过声固耦合方法计算了车内场点的响应,
以此验证了两种阻尼处理方法的效果。两种阻尼处理方法都取得了良好的效果。计算模态应变能信息更为
简便,而板件单元贡献分析对阻尼材料的利用率更高。
关键词: 阻尼处理;模态应变能;板件单元贡献;声固耦合
1 前言
在考虑主要依靠结构传播的汽车车内低频噪声时,汽车乘坐室的板件的振动是引起车内噪声的主要因
素。它们受外界激励而振动,并且激励起车内空气的振动,形成车内噪声。阻尼材料通过把振动的动能转
化为热能而耗散掉,同时也由于板件上附加了额外的质量,能够有效地抑制板件的振动,从而降低车内噪
声。在板件上粘贴和敷设阻尼材料容易实施,因而对车身板件的阻尼处理在汽车工程中应用广泛。
在车身上进行阻尼处理时,如何确定阻尼材料敷设的位置和面积是非常重要的。一方面,阻尼处理的
位置与面积直接影响到降噪的效果。阻尼材料并非应用得越多其效果就会越好。整体粘贴阻尼层的降噪效
果可能会比有目的的选择性粘贴要差,而且还会引起若干次峰值[1]。另一方面,阻尼处理会带来汽车总质
量的增加,并且进而带来更大的质量惯性与滚动阻力,最终影响到汽车的燃油经济性。而轿车每减重 1%,
其燃油消耗率可降低 %-%[2]。因此应该提高阻尼材料的利用效率,在取得预期降噪效果的前提下,
尽可能少的使用阻尼材料。而目前,很多公司都已经开始了对阻尼处理的轻量化工作[3]。因此,如何有效
而准确地确定阻尼处理的位置和面积,对于车身的阻尼处理是非常关键的。
本文基于汽车车身有限元模型与乘坐室空腔有限元模型,以声固耦合方法为车内噪声分析预测手段,
分别利用车身模型的模态应变能信息和板件单元贡献信息为指标,来确定对车身板件进行阻尼处理的位置
和面积。计算了利用两种方法进行阻尼处理后司机右耳的声压响应。发现在司机右耳声压响应的主要峰值
处,两种阻尼处理取得的降噪效果很接近。计算模态应变能不需要知道激励载荷的情况,也不需要对乘坐
室空腔与场点进行建模与计算,所以计算方便。板件单元贡献分析可以使用实际工况的激励载荷,更具有
实际意义。
2 声固耦合方法计算阻尼处理前的车内场点响应
在 LMS 中以有限元声固耦合方法计算车内场点响应,需要有车身激励的载荷数据,载荷可
以是力的形式。并且需要车身与车内空腔的有限元模型,计算或试验得到的车身和空腔的模态结果。最后
综合以上模型和结果计算出声固耦合的车内场点响应。
首先计算出白车身的模态信息。计算所得的车身前 20 阶非刚体模态的固有频率如表 1 所示。

表 1 车身前 20 阶固有频率
模态阶次固有频率(Hz) 模态阶次固有频率(Hz)
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