基于响应面法的车内结构噪声控制研究

论文摘要

汽车NVH性能已成为衡量整车综合性能的一个重要指标,直接影响到顾客决定是否购买该车。如何降低车内噪声水平,改善汽车NVH性能,提高车辆乘坐舒适性,具有重要的经济效益和社会效益。近年来国内外许多学者和工程技术人员在车内噪声控制方面开展了深入研究,取得了很多成果。本文在总结前人研究工作基础上,针对车内结构噪声控制分析时间长、计算效率低的问题,结合工程应用实际,以国内某公司的一款B级轿车为研究对象,基于响应面方法构建车内参考点(驾驶员右耳位置)声压级均方根值最小化的车身结构优化近似模型,采用遗传算法对近似模型进行优化设计,在确保汽车综合性能指标的前提下,通过对车身板件结构的定量修改降低车内结构噪声水平。论文主要研究内容如下:(1)车身结构模态分析及车内结构噪声分析针对车内结构噪声控制问题,建立了本文研究对象的车身结构及车内声腔的有限元模型,通过模态分析初步分析了系统的振动特性,并通过在车身结构施加激励,计算车内参考点(驾驶员右耳位置)的声压级,仿真预测了车内结构噪声,确定了峰值声压及共振频率,为车内结构噪声控制提供指导。(2)车身板件声学贡献分析对包围车内声腔的车身板件进行了声学贡献分析,评价并确定了对车内参考点(驾驶员右耳位置)声压级峰值影响较大的板件,为通过车身结构的修改以降低车内结构噪声提供了依据。(3)车内结构噪声控制研究由于车身板件的结构参数直接影响到车内噪声,而板件厚度是重要且容易改变的设计参数。因此,本文选择对车内结构噪声影响较大的板件厚度作为设计变量,以车内参考点的声压均方根值最小化为目标进行车身结构优化设计。考虑到工程优化问题的计算时间长、优化效率低,本文基于响应面方法构建了优化问题的近似模型,采用遗传算法对响应面近似模型进行优化,得到优化后的板件厚度值。为了验证优化设计后的车内结构噪声水平低于优化前,对优化前后的车内参考点的声压级进行对比分析,结果表明:根据优化设计结果修改车身板件厚度,可以减少车内参考点的峰值声压,达到降低车内结构噪声的目的。本文以国内某公司一款B级轿车为实际研究对象,从车身结构与声腔的模态分析、车身激励引起的车内结构噪声仿真、板件贡献量分析等方面展开研究,建立了一套以降低车内参考点声压级均方根值为目的,以修改车身板件的结构参数为手段,基于响应面方法近似模型的优化设计流程。本文研究工作证明了基于响应面方法的车内结构噪声控制方法的可行性与有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及提出
• 1.1.1 课题背景及研究意义
• 1.1.2 车内噪声产生机理及控制方法
• 1.1.3 课题的提出
• 1.2 相关领域研究状况
• 1.2.1 车内噪声控制研究
• 1.2.2 响应面法研究
• 1.3 本文研究思路及主要内容
• 1.3.1 本文研究思路
• 1.3.2 本文内容安排
• 第2章 响应面法及优化算法理论基础
• 2.1 响应面近似模型
• 2.1.1 响应面方法基本原理
• 2.1.2 基于响应面方法的近似模型
• 2.2 响应面近似模型的误差分析
• 2.3 试验设计
• 2.3.1 全因子试验设计
• 2.3.2 正交试验设计
• 2.3.3 均匀试验设计
• 2.3.4 拉丁超立方试验设计
• 2.4 遗传算法
• 2.5 小结
• 第3章 车内结构噪声分析
• 3.1 声场分析的理论基础
• 3.2 模态分析
• 3.2.1 车身结构模态分析
• 3.2.2 声腔模态分析
• 3.3 车内结构噪声分析
• 3.3.1 声固耦合理论
• 3.3.2 车内声压参考点的选取
• 3.3.3 车内结构噪声计算与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 声学贡献量分析
• 4.1 板件声学贡献分析理论
• 4.2 车身板件声学贡献分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 基于响应面法的车内结构噪声控制
• 5.1 车内结构噪声控制问题的数学模型
• 5.1.1 目标函数
• 5.1.2 设计变量
• 5.1.3 约束条件
• 5.2 拉丁超立方试验设计
• 5.3 响应面近似模型拟合
• 5.4 基于响应面方法的车内结构噪声控制
• 5.5 结构优化后车内结构噪声分析
• 5.6 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录