安全管理论文汽车噪声控制技术的最新进展与发展趋势.doc

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1、此材料由网络搜集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。材料共分享，我们负责传递知识。平安治理论文汽车噪声操纵技术的最新进展与开展趋势摘要：对汽车噪声操纵技术领域的最新进展及开展趋势进展综述, 包括噪声操纵技术在汽车新产品设计中的应用( 整车级别的声学质量目的设定、系统和元件级别的声振特性目的设定) 、NVH 仿真分析的置信度、NVH 虚拟环境技术、车辆噪声操纵的材料及构造技术等相关主题。关键词：汽车噪声操纵技术趋势1 前言近年来, 随着发动机技术的突飞猛进, 发动机噪声有较大幅度的降低。发动机之外的其他噪声来源如传动系噪声、轮胎噪声、排气噪声以及车身壁板构造振动辐射噪声等, 对车辆整体噪声的奉献

2、份额相对增大, 对它们施行操纵的重要性也与发动机噪声操纵同样重要。车辆噪声操纵征询题的复杂程度剧增, 主要表达在噪声操纵方向的模糊性、广泛性, 以及各类噪声来源与车辆整体噪声水平之间的弱相关性。这里需要指出, 由车身壁板构造振动辐射的噪声, 在车内空间建立声场并与车身构造振动相耦合,其噪声能量主要集中在低频。关于这类噪声, 特别是在20200 Hz 的频段内, 给人的主观感受是一种所谓的“轰鸣声”, 即通常所说的“Booming”, 能造成司乘人员强烈的不适感。在如此低的频段内, 常规的吸声降噪措施几乎无效。目前, 主动消声技术尚不成熟, 由于其用做操纵声源的大体积低频扬声器的空间布置遭到限制

3、, 亦不能特别好地实现工程应用。事实上, 对Booming 的操纵仍是目前世界性的难题。当前, 同档次车型在常规功能方面的综合性价比越来越接近且均已到达较高水平, 因此, 提高车辆噪声操纵水平已成为新的竞争焦点和技术开展方向。在此背景下, 车辆的NVH(Noise /Vibration /Harshness) 功能正逐步演化为重要的设计指标, 这也是用户所关心的整车功能指标之一。汽车噪声操纵水平必将成为决定车型开发成功与否的不可或缺的重要要素之一, 与之相关的分析、测试及材料技术等自然成为汽车工程领域关注的新焦点。2 噪声操纵技术已应用在汽车新产品的设计阶段国外一些汽车公司已将噪声操纵的理念和

4、技术纳入到新车型设计流程的关键环节 , 例如概念设计、技术设计以及改良设计等阶段, 以期从设计源头上确保车辆的NVH 质量。噪声操纵技术应用于新产品的设计阶段, 其主要技术环节亦按照内在的逻辑而构成相对标准化的技术流程, 一般包括车辆声学质量目的设定、低噪声设计与优化、声学质量评价及设计验证等步骤。当前, 声学质量的目的设定已成为工程应用领域研究的新热点, 详细又可分成如下2 个层次。2.1 整车级别的声学质量目的设定按照新的设计理念, 整车级别的声学质量应当既可以满足一般意义上的声学温馨性要求, 又可以充分表达车型档次并强化品牌特色。正如每个人都拥有本人特定的音质和音色一样, 或委婉动听以表

5、达其优雅性, 或浑厚深沉以表达其尊贵性, 或豪迈奔放以表达其充分的动力性, 等等。详细处理时, 往往可以从对照( 竞争) 车型的声学质量出发, “剔除”其中不满意的成分, 然后再将其设定为新车型的声学质量目的。在这方面, 近年来迅速开展起来的小波分析技术为征询题的处理提供了有效手段。国外已有汽车公司将小波变换用于冲击噪声特性的修正9, 其处理过程类似于经典的短时傅立叶变换, 但却更为有效。2.2 系统和元件级别的声振特性目的设定显而易见, 系统和元件的声振特性必须服从于整车声学质量的总体目的要求。这意味着, 应当从整车声学质量出发, 采纳“自顶向下、层层分解”的方法来确定各个系统和元件应到达的

6、声振特性目的要求即“Cascade” , 而仿真分析和最优化技术则是支持Cascade 处理过程的有效手段。噪声操纵技术包含主动操纵、被动操纵两个方面, 如何将其统一于汽车新产品的设计流程中, 并与汽车构造的低噪声优化设计相结合, 将成为进一步研究的方向, 也预示着相关技术的开展趋势。 3 仿真分析的置信度仍然是应用领域关注的重点3.1 NVH 是一个系统性征询题现阶段, 计算机仿真分析技术在汽车产品设计开发中的应用已相当普遍, 然而, 仿真分析的置信度不断是该技术应用中的“瓶颈”征询题。关于物理机理和数学模型高度复杂的车辆NVH 功能, 其仿真分析的置信度更是不易保证。这主要由于: NVH

7、是一个系统性的征询题, 涉及车辆多个系统的互相作用, 征询题的研究与处理依赖于声学、构造振动及系统动力学等多个学科中的深层知识。同时, 车辆行驶环境具有较大的随机性, 其内在的有关构造、功能参数也具有一定的分散性和变异性, 这些不确定性要素的存在使征询题变得更加复杂。另外, 特别多情况下用作仿真分析输入条件的根底性技术数据并不完备, 这会对仿真分析的置信度产生致命阻碍。3.2 NVH 功能仿真试验与分析工具当前, 关于车辆NVH 功能的仿真分析研究均十分注重其置信度的检验与提高。一般认为, 最具说服力的仿真分析置信度检验方式是分析与测试结果的一致性比照。然而, 测试结果本身也存在“置信度”的征

8、询题。特别是声学测试, 关于测试流程、条件及环境特别敏感, 在特别多情况下测试结果本身就具有较大的分散性, 因此导致仿真分析置信度检验标准的缺失( 不可靠) 。为改变这种被动场面, 国外已有研究者将重点转向“试验可靠性”的提高。另一方面, 当前应用领域出现了多种支持NVH 仿真分析的CAE 软件系统, 如SYSNOISE、AUTOSEA 等。基于不同核心技术的软件系统, 其处理征询题的适用范围各有侧重。为确保仿真分析的置信度, 应充分考虑详细征询题的特点而合理选择软件工具。例如: 声振耦合有限元技术主要适用于低频范围, 是分析车内低频构造辐射噪声的有效工具; 而统计能量法则更适宜于模态密集的中

9、、高频段噪声分析。值得留意的是, 为完善仿真分析所必需的根底数据条件, 国外汽车工程界投入了不懈的努力,目前已有机构建立了车内噪声数据库系统, 可以覆盖15 种车型的典型行驶工况16, 从而有效地支持了仿真分析过程并有助于确保其置信度。3.3 NVH 仿真分析的开展趋势为进一步从根本上提高NVH 仿真分析的置信度, 必须立足于有关理论及方法的创新, 这也是仿真分析技术的开展趋势, 其集中表达在如下4 个方面。a. 多学科综合分析针对整车构造的多个系统, 集成声学、构造振动及系统动力学理论, 解析学科耦合关系, 建立多学科综合的车辆NVH 功能仿真分析模型, 并进一步研制开发适用于工程领域的CA

10、E 软件系统;b. 混合仿真针对仿真分析建模、求解、检验及修正的全过程, 确定NVH 仿真与试验流程的交互方式, 建立分析与试验研究一体化的车辆NVH 混合仿真模型, 并研制开发相应的软件及试验支持系统;c. 仿真分析输入条件反求以动力学系统的输入识别理论为根底, 引入试验模态分析及KBE 技术, 通过简单的设计性试验以反求仿真分析的输入条件, 同时确保其具有较高的精度, 从而缓解仿真分析根底数据不完备的矛盾;d. 不确定性阻碍要素分析提示车辆内在构造、功能及使用环境中相关不确定性要素对其NVH功能的阻碍规律, 预测在不确定性要素情况下的仿真分析置信度, 并建立相应的评价准则。 4 NVH 虚

11、拟环境技术进一步走向工程应用针对车辆NVH 功能的CAE 分析结果, 已不仅局限于曲线、图表的方式。借助于虚拟现实环境, 可向有关技术、治理人员及最终用户提供身临其境般的听觉、触觉及视觉感受, 从而可以在车型开发的早期阶段, 先于样车的出现而切身体会其NVH 功能,并据此进展主观、客观评价和改良设计方案。这个在几年前提出的技术概念已成为现实, 并在工程应用中不断完善, 从而逐步走向成熟。据报道, 国外已有汽车公司研制出适宜于工程应用的交互式NVH 功能模拟装置NoViSim, 可对由CAE 模型预估及功能试验获得的车辆噪声、振动信号施行精确回放。评价人员( 技术人员、治理人员、用户等) 首先设

12、定被模拟车型的相关参数及载荷、路况等环境信息, 然后在虚拟现实场景中对油门、制动、挡位等进展交互式操纵, 获得关于噪声、振动信号的实时反响与切身感受。还可随时切换车型参数, 以便针对不同车型进展功能比照。该系统目前已被有关企业纳入其新品车型的设计开发流程, 用于动力传动系统的声学质量目的设定以及概念设计虚拟样机NVH 功能的主观评价17。应用车辆NVH 虚拟环境技术, 可以在设计开发流程中逐步摆脱对物理样车的依赖, 并最终实现“零样车”的NVH 设计开发方式, 从而大大缩短设计开发周期并降低费用。除此之外, 一方面, 基于对测试环境的完全可控性, 上述虚拟环境技术可以从根本上克服传统实车道路测

13、试方式下的测试环境难以再现以及测试结果一致性较差的弱点；另一方面, 较之传统的实车消声室内NVH 测试评价方式, 虚拟环境技术可以提供高度逼真且更为丰富的驾乘工况体验, 由此可大大提高NVH 评价结论的普适性与说服力, 并可成为联络专业人员与用户的技术桥梁。由于尚未实现商品化, 迄今为止, 类似于上述NoViSim的车辆NVH 功能模拟装置仅由个别企业研制并应用。为使这项技术得到推行, 实现其商品化是必由之路, 这也是技术开展的客观要求与必定趋势。5 用于车辆噪声操纵的材料及构造技术有所创新和开展迄今为止, 阻尼、吸声材料及构造在汽车噪声操纵领域获得了极为广泛的应用, 例如: 阻尼涂层、泡沫材

14、料、约束层阻尼构造、内饰吸声外表以及最近出现的ABA 隔热墙衬垫, 等等。这些已成为改善车辆NVH 功能的最主要的工程处理手段。传统的阻尼、吸声材料及构造普遍存在低频功能差、空间难以规划等弱点, 限制了其在汽车内的有效使用。因此, 汽车噪声操纵领域目前迫切需要可以克服上述弱点的新型材料及构造。在这方面, 非堵塞性粉体及颗粒阻尼构造(NOPD) 是一项极具价值的新技术, 其适用频带宽, 可以不占用有空间, 同时本钱低廉。为使该技术可以在汽车工程领域得到推行应用, 目前需要通过进一步研究处理两方面的征询题: 一是对其阻尼作用机理的深化提示, 二是工程应用的指导性原则和技术标准, 且后者更为迫切。在

15、噪声、振动的主动操纵领域, 压电材料体积小、质量轻、响应迅速,因此具有良好的工程应用前景。目前, 国外已有技术机构将压电陶瓷材料用于新型汽车消声器的研制开发 , 试图将压电材料制成传感器和鼓舞器并集成于汽车相关构造当中, 例如转向柱等, 从而构成机敏构造。现阶段, 在汽车噪声操纵领域, 压电材料技术的应用研究多数还处在探究、试验及改良的阶段。然而, 鉴于压电材料的种种优势以及汽车噪声操纵的迫切需求, 在短期内走向工程应用是其必定的开展趋势。6 完毕语长期以来, 汽车工业兴隆国家对汽车噪声操纵征询题给予了高度注重, 积累了较为丰富的理论与技术研究成果和处理征询题的工程实践经历。然而, 由于征询题的复杂性, 该领域目前仍然存在着大量的理论和技术空白, 其中有许多是世界性的难题, 这意味着相关于汽车技术的其他方向, 在汽车噪声操纵领域中, 目前尚未构成被兴隆国家技术垄断的格局。国内汽车行业应当充分把握这一时机, 在跟踪、学习国外先进技术以构成“后发优势”的同时, 通过自主创新,力求在短期内获得某些方面的领先打破, 从而带动汽车噪声操纵技术的整体跨越式开展。