基于CAE分析的某SUV車內(nèi)轟鳴聲控制研究

李玉潔，王小龍，潘威（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州511434）

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基于CAE分析的某SUV車內(nèi)轟鳴聲控制研究

李玉潔，王小龍，潘威
（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州511434）

某SUV在1000rpm附近存在明顯的車內(nèi)轟鳴聲，通過對車身模態(tài)分析、NTF分析、節(jié)點貢獻(xiàn)分析等CAE分析方法進(jìn)行原因分析，確定是由掀背門振動引起聲腔體積變化而造成的。改變掀背門振動特性，可降低車身聲振靈敏度響應(yīng)；試驗驗證結(jié)果表明，車內(nèi)噪聲在1000rpm附近降低3dB，轟鳴聲得到了明顯改善。

車內(nèi)轟鳴聲；模態(tài)分析；NTF分析；節(jié)點貢獻(xiàn)量分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.023

CLC NO.: U463Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-78-03

汽車乘員艙是一個封閉的空間，作為彈性體的空氣會在密閉的乘員艙內(nèi)有自己固有的模態(tài)形式和模態(tài)頻率，稱之為聲腔模態(tài)。當(dāng)密閉的空腔受到擾動時，就會產(chǎn)生體積變化并有很高的阻抗，與聲腔模態(tài)在低頻范圍內(nèi)有很強(qiáng)的耦合作用。這種低頻的耦合模態(tài)在激勵作用下如果響應(yīng)過大，便會在車內(nèi)產(chǎn)生很高的壓力脈動，引起人耳不適，甚至出現(xiàn)頭暈、惡心等癥狀，這種現(xiàn)象被稱為轟鳴聲（Boom）[1]。

汽車聲腔的空氣受到外界的擾動有兩種：一種是車身板結(jié)構(gòu)的振動；一種是聲波的擾動[2]。車身板結(jié)構(gòu)振動引起的車內(nèi)轟鳴，難點在于查找板件的位置。節(jié)點貢獻(xiàn)量分析，可以直接顯示聲腔表面貢獻(xiàn)區(qū)域，更加快捷準(zhǔn)確的幫助工程師進(jìn)行原因查找。

1、問題描述與分析

某SUV在PT樣車調(diào)教過程中，在1000rpm附近車內(nèi)轟鳴聲嚴(yán)重，主觀感受非常明顯，影響 NVH整車性能，不能投放市場。考慮到在ET調(diào)教過程中，進(jìn)排氣系統(tǒng)、懸置剛度都已調(diào)教合格，可以排除懸置隔振和進(jìn)排氣引起的車內(nèi)轟鳴。搭載的四缸發(fā)動機(jī)，在1000rpm二階激勵頻率為33.3Hz，而在頻譜分析中，二階貢獻(xiàn)也最大，可能是車身面板模態(tài)與聲腔模態(tài)耦合導(dǎo)致車內(nèi)轟鳴。

2、原因分析

為了能進(jìn)一步判定是否由于車身模態(tài)引起的車內(nèi)轟鳴聲，對 PT車身進(jìn)行了車身聲振靈敏度分析，發(fā)現(xiàn)多個激勵點在33Hz附近存在響應(yīng)峰值。圖2和圖3所示為左右懸置到與 PT樣車出現(xiàn)的轟鳴聲頻率相近，很可能是引起車內(nèi)轟鳴聲的原因。

在33Hz處車身多個關(guān)鍵點都存在NTF（聲振傳遞函數(shù)）峰值，這說明不是激勵點個因引起的。而是激勵點以外車身模態(tài)或者是車身板件模態(tài)導(dǎo)致的，為了更精確找到 33Hz處NTF峰值的原因，對此進(jìn)行了節(jié)點貢獻(xiàn)量分析，結(jié)果如圖4所示。結(jié)果顯示在掀背門處聲腔表面對33Hz處NTF響應(yīng)最大。

理論上去除掀背門處節(jié)點的貢獻(xiàn)，可降低6dB。當(dāng)然這只是軟件的理論分析，實際中不可能彎曲去除掀背門模態(tài)，只能通過錯頻或降低振動幅值進(jìn)行優(yōu)化。

測試掀背門模態(tài)為 32Hz，CAE分析掀背門模態(tài)為32.51Hz，試驗和仿真誤差在可接受范圍內(nèi)，結(jié)果如圖6所示。而對車內(nèi)轟鳴聲貢獻(xiàn)最大的頻率為33.3Hz，可以初步認(rèn)定是掀背門在 32Hz的振動，引起聲腔體積變化，進(jìn)而產(chǎn)生1000rpm附近的車內(nèi)轟鳴聲。

3、方案制定與驗證

3.1方案制定

改變掀背門的振動特性，質(zhì)量、阻尼、剛度三個方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。鈑金件數(shù)據(jù)已經(jīng)開硬模，重新設(shè)計結(jié)構(gòu)剛度不切實際。可以通過在振幅較大的區(qū)域加質(zhì)量塊的方案，對比0.2～1.0Kg質(zhì)量塊改變模態(tài)效果，在掀背門內(nèi)板兩邊對稱各加一個質(zhì)量為0.6kg的質(zhì)量塊，振動幅值改變最為相對有效，位置如圖7所示。

掀背門模態(tài)有原來32.51Hz變成30.76Hz和32.17Hz，振動幅值降低，如圖8所示。NTF改變?nèi)鐖D9所示，原來的33Hz處響應(yīng)峰值，降低3dB，并由一個峰值變成2個頻率相近的峰值。

3.2試驗驗證

在PT樣車掀背門兩端，對稱加裝了兩個0.6kg的質(zhì)量塊。測試車內(nèi)噪聲在1000rpm附近有明顯改善，有3dB的降低，主觀感受也明顯變好，測試數(shù)據(jù)如圖10所示。

4、結(jié)論

本文針對某 SUV 存在低速轟鳴聲的問題，經(jīng)過車身NTF分析、節(jié)點貢獻(xiàn)量分析等CAE分析方法，發(fā)現(xiàn)是由于掀背門面板振動引起的。掀背門面板振動引起車身聲腔體積變化，造成車內(nèi)低頻轟鳴，通過加質(zhì)量塊抑制掀背門振動，車內(nèi)噪聲在1000rpm附近降低3dB，主觀表現(xiàn)良好。

[1]王海濤,劉鵬,李平,姜元平.關(guān)于某SUV車內(nèi)轟鳴聲的分析與研究.汽車工程學(xué)報,2012:464-467.

[2]龐劍.汽車車身噪聲與振動控制,北京,機(jī)械工業(yè)出版社,2015.1,106-110.

[3]蘭靛靛,閔福江,邵明亮.動力吸振器技術(shù)在車內(nèi)轟鳴聲控制中的應(yīng)用.振動、測試與診斷,2011.6:335-338.

[4]趙靜,周鋐,梁映珍..轎車車內(nèi)“轟鳴”噪聲控制研究.2008年中國汽車工程學(xué)會年會論文集:351-356.

Research on Control of Boom Noise in the Interior of a SUV Based on CAE Analysis

Li Yujie,Wang Xiaolong,Pan Wei
(Guangzhou Automobile Group Co.,Ltd,Automobile Engineering Institute,Guangdong Guangzhou 511434)

A SUV at 1000 rpm exists obviously booming noise,this article carries on the reason analysis through CAE analysis method of body modal analysis,NTF analysis and grid participation analysis,determined the volume change of the cavity caused by back door vibration is the primary reason.change the back door model character,can reduce the response of the body acoustic sensitivity; test results show that the car noise in near 1000rpm reduced 3dB,booming noise has been significantly improved.

Booming noise; Model analysis; NTF analysis; Grid participation analysis

U463

A

1671-7988（2016）08-78-03

李玉潔（1988-），女，就職于廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，主要從事車身NVH研究。