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统计能量分析
道路/动力 总成噪声分析
能动1202 代弋 0121205830504
1.0摘要
1.1 标题
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标题 统计能量分析： 道路/动力 总成噪声分析 |
部件/子系统的名称： |
UPC |
VSAS 程序 |
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目的: 对空气总成以及车内噪声的粗略预测 |
原始日期 |
日期 |
程序试验系统 |
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1.2摘要
目前汽车动力总成和粗路产生的噪声频率超过400赫兹，能量统计分析（SEA）自20世纪80年代初引入到汽车工业，用以预测这些空气动力噪声、道路/轮胎噪声，风噪声。从那时起，SEA的迅速发展和广泛使用的用以评估设计和更改的分析工具，支持了车辆的发展。这个程序是在一个完成的车辆车身上勾勒出空中动力总成和路面反馈的过程。
SEA的模型参数包括性能参数和设计参数。性能参数，e.g，声传损耗和吸声系数，可以通过测试或者分析得到。性能参数为基础的模型提供了一个独特的工具来降低车辆级性能的组件级性能。设计参数为基础的模型提供了一种有效的工具来进行设计更改或架构研究。
目前有三个商业可用的SEA软件，有基于AutoSEA的有声震动，剑桥的SEAM，基于LMS的SEAM。AutoSEA被戴姆勒-克莱斯勒，GM广泛地应用，以及其他汽车公司。SEAM主要应用于福特汽车公司，SEAM正服务着欧洲的汽车制造商。AutoSEA主要有两个不能互换的版本：1.5和2.这两个版本在技术上的合理性进行比较，1.5版本是一个进行设计更改研究和架构研究的有效工具，版本2使用的是一个基于节点的几何演示，强大的数据库，以提供一个更好的平台，以便更新模型。然而，版本2将有更多的潜在改进和特殊的功能开发。
2.0 工艺流程图
下面的流程图描述了利用SEA支持车辆开发的过程，它大约需要6到8个星期的时间来建立和验证一个依赖于模型的完整车辆模型的细节。利用快速模型更新工具，模型的几何形状可以随时更新，相关的模型与硬件建立可能需要四周。
SEA模型通常包括工况，几何模型，模型数据和剪切数据。下面的流程图描述了生成SEA模型的过程。
3.0工具描述
车辆的几何结构主要从有限元模型中提取，由全球噪声和振动焦点小组批准的有限元建模预处理器，一个文本编辑器和一个电子表格软件是必要的。目前批准的预处理器是Altair Hypermesh。
要获得空气动力/粗糙的道路符合，多通道测试采集系统是必要的。代码通过焦点组目前批准的是LMS采集系统。
要获得SEA声学和结构响应的能量统计分析，代码是必要的。焦点小组目前批准的代码是AutoSEA版本1.5和2
4.0建模指南
4.1单位（可选的）
一致的单位是一个有限元模型，需要推荐的单位有毫米、秒、牛顿和吨；备用单位可能使用厘米，秒，牛顿和吨或米，秒，牛顿，千克。
能量统计分析模型所需的硅单元。
4.2内容（可选）
整车模型包括一个SEA充分修整车身、车内舱的声学空间，和周围的每个子系统的车辆的声学空间细节如下。
车身周围的外部声学空腔，其中包括发动机室。引擎室的声学空间是用来在车辆应用引擎声音，声腔和后面车用传动系统和排气噪声的。在车轮的声学腔是用于应用在道路/轮胎噪声的。
轿车内部腔包括在声学空间飞行器舱内所有的声音，背后的仪表板腔，腔门和行李箱空间中。
所有车身结构，包括车身面板，玻璃面板和框架模型。
声学处理，包括座椅、内饰、地毯、顶蓬、dashmat等被建模成声学子系统或面板之间的连接到声学空间。车门装饰件，车门安装扬声器和后车窗面板也为蓝本。
扣眼的直通，门封条和泄漏的不在建模的范围内。它们对噪声控制的影响分析的最大特点就是以声传播损失数据。
4.3坐标系（可选）
常用的汽车坐标系
4.4建模技术(可选)
AutoSEA是用于统计能量分析的软件。AutoSEA 版本1.5和2可以生成一个海洋空气噪声分析模型。由于AutoSEA版本2的结构限制,目前还不适合建立车身和车身骨架之间联系的模型。然而,因忽视了车身骨架在噪声传播路径的影响,AutoSEA版本2模型仍然能够预测声学响应车辆舱室空气噪声激励。在接下来的段落,基于这两个版本的建模方法将详细区分。
4.1. AutoSEA 1.5建立海洋模型
建立一个海洋模型通过使用AutoSEA 1.5版有三个主要步骤。第一步是创建材料数据库,数据库和阻尼数据库。第二步是通过对车辆的分区定义子系统。第三步是通过结点连接子系统。
4.4.1.1数据库
4.4.1.1.1材料数据库
材料数据库包含材料类型车辆的身体结构,削减面板和声学空腔。对于无孔材料,如钢铁和玻璃,包括材料的属性密度,杨氏模量,泊松比、剪切模量。多孔材料,如空气,包括材料的密度和声速。
为了模拟质量阻尼对钢护板空气噪声的传播的影响,有两种不同的模型的阻尼材料的方法。第一种方法是添加的质量阻尼材料的质量基础金属板在结窗口中,将在4.4.1.5.3解释道。第二种方法是模型阻尼层到数据库。阻尼的阻尼损耗因子代表数据库。然而,钢面板刚度的影响阻尼是不能建模的。
4.4.1.1.2修剪数据库
修剪数据库由在车辆中的声学处理，例如，顶篷，前隔板垫，地毯，装饰板后面的吸收性垫子组成的。 5层装饰建模的插件用于建模基于光纤的吸收材料。泡沫建模的插件是特定建模泡沫。在5层修剪建模，流程电阻率和多孔材料的厚度是必要的。这就需要表面密度与防渗层建模。例如，阻尼材料可以被建模为不透水材料层来算质量的效果。在泡沫建模中，需要厚度，密度，杨氏模量，泊松比，阻尼损耗因子，孔隙率，弯曲度，和泡沫的流阻。
4.4.1.1.3阻尼数据
阻尼数据库包括用于面板（阻尼或非阻尼）、声学腔和吸收系数的阻尼损耗因子的频谱。腔的边界可以是声学处理和装饰，如座位，或不处理，如玻璃表面，这些值可以从测试或模拟得到。例如，通过在AutoSEA1.5中使用内置的分析能力，在修剪数据库中详细的声学处理的吸收系数也可以产生。
4.4.1.2车辆分割与子系统定义
目前全车SEA模型模式维修，包括车厢声学空间内，声学空间周边的车身和车门。在轮胎/悬浮/动力/底盘部分不建模，车身分为修剪和建模两部分，结构框架和面板。声学处理，包括座椅、内饰、地毯、顶蓬等建模为面板之间的连接到室内的声学空间。面板和框架之间的连接线是面板的自然边界，对于某些大的面板，例如地板和顶蓬，它们可以被分为左、右侧和后部。
在车舱的声学空间分为很多声学系统。舱内可分为左、中、右、横向、纵向，舱内可分为挡风玻璃/IP/toepan，前排座椅，第二排座椅，第三排座椅，后备箱空间和货物间。垂直方向上可分为头、腰、脚三层，门腔也分别单独建模，座椅不同座位单独的子系统建模，但在相邻的声学子系统中，对座椅的吸收计数在相邻的声学子系统中，根据汽车面板和内部声学空间的划分，还划分了外部声腔，外部声学子系统的深度为1米以及另一个大容量的交流空间。
4.4.1.2.1车辆结构框架模型
大部分的结构框架的车辆车身被建模为“缸弯曲”的类型，由于自然形状和平面模式的最小影响。这些结构框架包括所有的导轨，横梁和支柱，“缸弯曲”的参数包括材料，阻尼，长度方面，包括角度，厚度，半径，流体载荷，使用模态公式，以及用户定义的参数。从材料数据库中选择了该子系统的材料类型，从阻尼数据库中选择阻尼值。帧的长度为360度，包括270度，为U型框。厚度是按面积加权平均厚度，其半径是由等效圆周获得的帧的等效半径，由帧的物理长度除以总的表面积来计算。由于空气的密度远低于钢的密度，设置了流体载荷，在大多数情况下，使用模态公式的选择包括面板的模态特性。用户定义的参数可以填充测试或基于分析结果，包括摇号和模态用户定义的质量不建议使用。
4.4.1.2.2 车辆建模
大部分钢板均为“板弯曲”的类型，由于在平面模式的影响最小，“板弯曲”的参数包括材料，阻尼，长度为1，长度为2，厚度，流体载荷，使用模态公式，以及用户定义的参数。从材料数据库中选择了该子系统的材料类型，通过测试或分析得到的阻尼数据库，通过测试或分析得到的阻尼值，长度为1，通常是面板和长度侧2的领先尺寸调整，以匹配面板的物理区域。由于钢面板和装饰板被建模为一个平板，附加刚度效应的珠和曲率模型中忽略。然而，它的一部分可以通过增加的杨氏模量的材料在数据库恢复。流体负载设置为0，由于空气的密度比钢的密度要低得多。在大多数情况下，使用模态制剂的选择，包括面板的模态行为。用户定义的参数可以用测试或分析结果来填充。
一些钢板也可以被建模为“三波板”的类型来计算平面模式的效果，这些是通过平面模式传递能量的板。在“板弯曲”的“三波板”建模中，唯一的区别是区分弯曲波、伸展波和剪切波的阻尼损耗因子。一般情况下，扩展波和横波的阻尼损耗因子要比弯曲波低。
4.4.1.3内部/外部声学空间建模
所有的声学子系统被建模为“三维声波腔”的类型。的“三维声腔”的参数包括材料，阻尼/吸收，体积，表面面积，周长，和用户定义的参数。从材料数据库中选择了空气作为声学子系统的材料类型。阻尼/吸收可以模拟的方法之一。一种方法是定义的阻尼损失因子的子系统直接从阻尼数据库。阻尼的数据可以通过测量和分析获得T60。另一种方法是定义的子系统边界封闭的吸收处理。
从阻尼数据库中选择的吸收系数，该区域是由物理接触的子系统边界。卷是子系统的总体积。表面积仅为子系统边界上的“湿”区域。周长为2个“湿”区域的物理边缘的总长度。用户定义的参数可以用测试或分析结果来填充，包括模态密度和声学阻抗。
对于外部声学子系统，表面积表示的“湿”区域，连接到体积为1米的表面积车辆的车身。在车体下的声学子系统中，该空腔深度计算车辆地面和地面之间的距离。
4.4.1.4 子系统连接（小结）
所有的子系统都需要手动连接在AutoSEA版本1.5海建模型。子系统之间的能量流网络连接是一个简单的图形化过程。解析计算的背景从耦合损耗因子AutoSEA图书馆所有的耦合损耗因子（CLF）配方。CLF将自动更新参数的变化。任何2个子系统只能被一次连接。一个虚拟的子系统，可以忽略不计的阻尼损耗因子的需要来计算的多个路口之间的子系统。
4.4.1.4.1 帧到帧
连接两帧时（仿照“筒弯型子系统），在1.5版的三种不同类型的航空枢纽。type_1连接用于连接两帧内联。例如，在type_2结是不能用在车辆建模是设计来连接两个“管道”肩并肩。type_3结用于90度连接的两帧之间。只有一个参数需要确定，这是连接的周长。
4.4.1.4.2 面板框架
当连接一个框架（建模为一个“圆柱体弯曲”的子系统的面板（建模为一个“弯曲”类型的子系统），有2个不同类型的交界处。type_1连接时使用的帧的物理长度与面板的物理边界。例如，摇臂的连接底板属于type_1结。type_2连接时使用的帧的物理长度是接触面板的非物理边界。例如，该座椅横梁连接（bar_3）的地板属于type_2结。
4.4.1.4.3 面板到面板
当连接两个面板（模拟为“弯曲”类型的子系统），有四种不同类型的交界处。type_1结为两面板内嵌连接。type_2连接用于连接两板间90度。type_3结是不能用在车辆建模是设计来连接两焊接板面对面。type_4结可用于焊接板内嵌连接两。连接长度是连接边界的物理长度。点连接的数目可以由点焊的数量来确定。
4.4.1.4.4 面板到声学空间
当连接面板（建模为一个“弯曲的”类型的子系统）的声学空腔（建模为一个“三维声波腔”类型的子系统），有2种类型的交界处。type_1结用于面板和声学腔之间的直接耦合。例如，玻璃之间的连接的声腔属于type_1结。有2个参数需要。一个是辐射区域，这是面板和声学腔之间的物理接触面积。另一个是辐射周长，这是面板的物理边缘的总长度。type_2结用于面板和经过声学处理的声学腔之间的连接。例如，连接之间的屋顶内部的声学腔通过空气间隙和头条新闻属于type_2结。
除了type_1
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