汽車聲場(chǎng)研究進(jìn)展

汽車振動(dòng)論文車內(nèi)聲場(chǎng)降噪車輛0901朱廣平20092190PAGEPAGE4車輛0901朱廣平20092190汽車車內(nèi)聲場(chǎng)分析及降噪方法研究進(jìn)展隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車給人類的出行帶來(lái)極大的便利，但同時(shí)也帶來(lái)了噪聲污染等社會(huì)問(wèn)題汽車噪聲過(guò)大會(huì)影響汽車的舒適性語(yǔ)言清晰度，甚至影響駕駛員和乘客的心理生理健康，如果駕駛員長(zhǎng)期處于噪聲環(huán)境中容易引起疲勞造成交通事故和生命危險(xiǎn)；同時(shí)，汽車噪聲過(guò)大也會(huì)影響路人的身心健康，人們長(zhǎng)時(shí)間接觸噪音，會(huì)耳鳴多夢(mèng)心慌及煩躁，或直接引起聽(tīng)力下降甚至失聰，其中由車輛噪音間接引發(fā)的交通事故，也并不鮮見(jiàn)因此對(duì)汽車噪聲進(jìn)行控制就顯得非常必要了。為了治理汽車噪聲污染，各國(guó)均制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2002年1月4日聯(lián)合發(fā)布了GB1495-2002《汽車加速行駛車外噪聲限值及測(cè)量方法》強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，代替GB1495-1979，并于2002年10月1日實(shí)施。新標(biāo)準(zhǔn)是在參考ECERS1《關(guān)于在噪聲方面汽車(至少有4個(gè)車輪)型式認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》基礎(chǔ)上制定的。新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，改變了過(guò)去標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)，測(cè)試項(xiàng)目不完整的局面，為治理汽車噪聲污染提供了有效的控制手段，對(duì)完善我國(guó)的汽車噪聲標(biāo)準(zhǔn)體系將起到積極的推動(dòng)作用。汽車是一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜組合式噪聲源。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)、高速行駛中汽車輪胎在地面上的滾動(dòng)、車身與空氣的作用，是產(chǎn)生汽車噪音的根本原因。根據(jù)汽車噪音對(duì)環(huán)境的影響，車內(nèi)噪音是指車廂外的汽車各部分噪音通過(guò)各種途徑傳入車內(nèi)的那部分噪音以及汽車各部分震動(dòng)傳遞路徑激發(fā)車身各部件的結(jié)構(gòu)震動(dòng)向車廂內(nèi)輻射的噪音，這些噪音聲波在車內(nèi)空間聲學(xué)特性的制約下，生成較為復(fù)雜的混響聲場(chǎng)，從而形成車內(nèi)噪音。平靜汽車隔音的研發(fā)人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)抑制車輛內(nèi)部噪音，改善混響聲場(chǎng)最有效的方式就是選擇性能優(yōu)異的隔音材料并利用異型吸音槽來(lái)緩沖并吸收汽車噪音，從而在止震和隔音的基礎(chǔ)上達(dá)到最佳的吸音降噪效果。產(chǎn)生機(jī)理：平靜隔音把汽車噪音來(lái)源簡(jiǎn)要分為以下幾種：發(fā)動(dòng)機(jī)噪音、排氣系統(tǒng)噪音、風(fēng)扇噪音、傳動(dòng)系統(tǒng)噪音、輪胎噪音、制動(dòng)噪音、氣動(dòng)噪音、車身結(jié)構(gòu)噪音等等，由于車輛噪音的復(fù)雜性，以上噪音源并非僅是并列關(guān)系，而從平靜隔音實(shí)際研發(fā)的角度看，汽車噪音源還可以在目前的基礎(chǔ)上做更進(jìn)一步的分析。室內(nèi)噪聲傳播有左圖所示的固體傳播和氣體傳播兩種方式。發(fā)動(dòng)機(jī)噪音中，除了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體發(fā)出的機(jī)械聲外，還包括進(jìn)氣系統(tǒng)噪音，改裝族更換“冬菇頭”以后動(dòng)力增大的同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)噪音也增加不少，就是因?yàn)閷?duì)原車進(jìn)氣系統(tǒng)做了改動(dòng)的原因：高速氣體經(jīng)空氣慮清器、進(jìn)氣管、氣門(mén)進(jìn)入氣缸，在流動(dòng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一種很強(qiáng)的氣動(dòng)噪音。降低發(fā)動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生的噪音及由發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)引起的其它噪音有若干辦法：1、改造發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程以降低燃燒爆發(fā)的沖擊；2、降低由此沖擊產(chǎn)生的激后力引起的發(fā)動(dòng)機(jī)各部件震動(dòng)；3、降低由活塞上下運(yùn)動(dòng)、曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)引起的不平衡力以及降低發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械震動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的噪音主要由擋火墻和駕駛室的前底板部位傳入駕駛艙，因此，平靜汽車隔音通過(guò)在U槽、擋火墻及底板部位粘貼帶異型吸音槽的吸音棉來(lái)抑制噪音。排氣系統(tǒng)噪音是發(fā)動(dòng)機(jī)噪音的一部分，主要包括消聲器支撐架及排氣管道震動(dòng)輻射出的噪音，發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)及排氣動(dòng)作引起的輻射噪音，還包括由排氣口出來(lái)的排氣噪音。主要降噪方法：1、利用消聲器降低排氣出口噪音，在生產(chǎn)消聲器的環(huán)節(jié)，通過(guò)提高仿真計(jì)算方法的精度，實(shí)現(xiàn)在不增加排氣阻力的條件下改善消聲效果。2、在排氣口對(duì)排氣噪音施加與其幅值大小相等，相位相反的二次聲源或震動(dòng)源，可自動(dòng)地消除存在的震動(dòng)噪聲問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)降低噪音。風(fēng)扇噪音散熱風(fēng)扇通常也稱為電子扇，是引擎艙內(nèi)較大的噪音源。風(fēng)扇噪音屬于空氣動(dòng)力噪音，嚴(yán)格的說(shuō)，也是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)噪音的一部分。風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由散熱器隔柵吸入的冷卻氣流，經(jīng)散熱器風(fēng)扇葉片吸入，從發(fā)動(dòng)機(jī)間隙排出，氣流運(yùn)動(dòng)的這一過(guò)程產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)噪音和渦流噪音。夏季在怠速狀態(tài)下開(kāi)空調(diào)，風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)明顯引起較大噪音。平靜隔音研究人員認(rèn)為風(fēng)扇的噪音與以下因素密切相關(guān)：1、風(fēng)扇的外形。風(fēng)扇外形決定風(fēng)扇本體的阻力系數(shù)。包括葉片數(shù)量、葉片間斷間隙、葉片角度及彎曲度等。2、散熱器吸入氣流的紊流度。方式增加齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，還可以加強(qiáng)部件配重等等。2）對(duì)壁面采取阻尼措施：發(fā)動(dòng)機(jī)中最易采取阻尼措施的是一些罩、蓋、如正時(shí)齒輪室蓋、油底殼和曲軸皮帶輪等，這些零件由常常是較強(qiáng)的噪聲輻射源?？梢詫⒆枘岵牧弦宰杂苫蚣s束狀態(tài)敷在振動(dòng)體上，已達(dá)到減振和減小輻射噪聲的目的。3）隔聲處理：包括局部隔聲和整體隔聲。局部隔聲是指對(duì)氣門(mén)室蓋、油底殼、正式齒輪室蓋、曲軸箱等噪聲輻射較強(qiáng)的表面裝設(shè)隔聲裝置以降低輻射噪聲。整體隔聲是指對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)表面裝設(shè)隔聲裝置。整體隔聲罩雖然效果比局部隔聲好，但是受到發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱、材料的耐高溫等條件的限制。4）隔振措施彈性安裝：各種蓋板固定點(diǎn)盡量固定在振動(dòng)級(jí)較低的機(jī)體位置上。5）進(jìn)、排氣噪聲控制：改進(jìn)空濾器結(jié)構(gòu)；加進(jìn)氣消聲器；安裝性能優(yōu)良的排氣消聲器。6）風(fēng)扇噪聲控制：增加風(fēng)扇直徑降低轉(zhuǎn)速，減小噪聲；改進(jìn)導(dǎo)風(fēng)罩形狀；增加散熱器尺寸；選用合適的葉片數(shù)，同時(shí)選用合適的葉片材料；安裝風(fēng)扇自動(dòng)離合器，使風(fēng)扇在需要狀況下工作。2、控制噪聲傳播途徑由于汽車上幾乎所有的噪聲源對(duì)車內(nèi)噪聲都有貢獻(xiàn)，加之車身對(duì)外部噪聲可能有放大作用，且車身自身也會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此車內(nèi)噪聲控制是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，其控制的途徑主要有三：①減弱聲源強(qiáng)度，②隔絕傳播途徑，③吸聲處理。一．消除或減弱噪聲源的噪聲輻射降低汽車上任何一個(gè)聲源的噪聲能量，對(duì)車內(nèi)控制都是有利的，尤其是降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和傳動(dòng)系噪聲，對(duì)車內(nèi)噪聲的降低更重要。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系采取的控制措施是進(jìn)行屏蔽處理，若采用封閉發(fā)動(dòng)機(jī)室的方法可使車內(nèi)噪聲降低7～8Db，再對(duì)屏蔽罩的壁板涂敷阻尼層，可再降低2dB左右。二．隔絕傳播途徑為減少汽車行駛過(guò)程中傳入車內(nèi)的噪聲，可利用具有彈性和阻尼的材料來(lái)改善振源和車身之間的振動(dòng)傳遞關(guān)系。而為阻斷固體傳聲，也可利用涂布、阻尼粘膠等材料來(lái)改善車身壁板的隔聲性能并減小車室壁板的孔隙數(shù)目和尺寸，從而增大車身結(jié)構(gòu)的隔聲量，削弱或阻斷氣體傳聲。⒈隔振對(duì)于非承載式車身，可在車身與車架的安裝支承點(diǎn)加入橡膠墊等彈性阻尼環(huán)節(jié)，達(dá)到削弱振源身車身的固體聲傳導(dǎo)。更重要的隔振措施是針對(duì)較強(qiáng)烈的振源進(jìn)行特別處理。⒉隔聲車室隔聲的重點(diǎn)一般是前壁或前圍板。由于壁板的隔聲性能受質(zhì)量定律支配，因而隔聲對(duì)高頻噪聲較為有效，對(duì)低頻噪聲效果較差，尤其是30～50Hz左右的低頻噪聲。有時(shí)車內(nèi)噪聲甚至比發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)噪聲還高，其主要原因是固體聲傳播使車身結(jié)構(gòu)振動(dòng)所致。一般情況下，對(duì)汽油機(jī)，200～4000Hz范圍是必須注意的隔聲頻域；而對(duì)于柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，1000～4000Hz頻率范圍的隔聲最為重要。為確保低頻隔聲性能足夠好，應(yīng)選用面密度和阻尼均大的隔聲材料。車室隔聲結(jié)構(gòu)一般都是根據(jù)阻尼減振、隔聲和吸聲等多項(xiàng)要求，在不同部位適當(dāng)組合吸聲防振材料而構(gòu)成，對(duì)聲學(xué)環(huán)境要求較高的汽車，對(duì)隔聲相當(dāng)講究，采用多到四層的隔聲結(jié)構(gòu)。隔聲結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)同時(shí)考慮所隔聲的特點(diǎn)、隔聲材料與結(jié)構(gòu)的性能和成本。由于隔聲面密度決定隔聲效果，而實(shí)際汽車上多采用雙層壁隔聲結(jié)構(gòu)，并在兩壁之間填充黃麻、毛氈、聚氨脂泡沫、玻璃棉等吸聲材料，使隔聲性能進(jìn)一步提高。另外，在日益減薄的鋼板上敷涂防振涂料，可彌補(bǔ)汽車輕量化設(shè)計(jì)帶來(lái)的隔聲效果變差的缺陷。⒊提高車室密封性車身壁板上縫隙與孔道，為噪聲傳入車室提供了直接的通道，使隔聲能力大打折扣，因此，必須提高車室密封性。若在車室壁板面積S上有面積為S/n的縫隙或孔道，其各自的透射系數(shù)分別為τ、τS，則該壁板總隔聲量R（dB）為：R=-10lg［（1-）τ+］（7—2）一般在縫隙處τS≈1，若τ<<1/n，則R=lgn（7—3）由此可見(jiàn)，若車室存在占總面積1/n的縫隙面積，即便采用最好的隔聲材料和結(jié)構(gòu)使τ→0，也會(huì)使總隔聲量受到影響。例如，要求總隔聲量大于40dB，則必須使n＞104，即：若縫隙面積超過(guò)總面積的1/104，則無(wú)論用何種隔聲材料和隔聲結(jié)構(gòu)，總隔聲量也不能達(dá)到40dB。因此，提高車室密封性是阻止噪聲傳入車內(nèi)的有效方法之一。試驗(yàn)表明，對(duì)各操縱和儀表線路通過(guò)在車身的孔、縫進(jìn)行密封處理前、后的車內(nèi)噪聲相差值高達(dá)10dB，所以必須充分注意縫隙聲問(wèn)題。三·吸聲處理降低車室混響聲在車室壁板上使用能減少反射聲的吸聲材料，可有效降低車室混響作用，從而達(dá)到控制車內(nèi)噪聲的目的。因此，現(xiàn)代汽車車室內(nèi)的全部?jī)?nèi)飾都充分考慮了吸聲要求。車室頂棚結(jié)構(gòu)是吸聲處理的重點(diǎn)，以前筆記中已述。另外，對(duì)汽車車室底板和側(cè)壁也要作吸聲處理。四·防止或消除車室內(nèi)共鳴與風(fēng)振現(xiàn)象車室內(nèi)壁板使用吸聲材料和阻尼材料，要有效降低車室空腔共鳴噪聲的峰值，但若要消除車室共鳴，就必須改進(jìn)車身設(shè)計(jì)，調(diào)整室內(nèi)振型。但對(duì)既定車型的車室形狀變動(dòng)限制甚多，難以大幅度改變固有頻率，一般只能在車身設(shè)計(jì)完成后，采用有效利用吸聲材料或在激振蕩力—傳遞系—聲發(fā)射系上使振動(dòng)特性調(diào)諧的措施，來(lái)改善車室空腔共鳴問(wèn)題。車室風(fēng)振現(xiàn)象可采用適當(dāng)轉(zhuǎn)移車室空腔共振蕩頻率、減小車室空腔共振蕩系品質(zhì)系數(shù)、防止邊緣聲產(chǎn)生等方法來(lái)加以控制。具體實(shí)現(xiàn)措施包括在車窗部分設(shè)置適當(dāng)?shù)母采w物，防止卡門(mén)渦流對(duì)窗框的沖擊，避免邊緣聲的形成，利用吸聲材料減小車室空腔共振系的品質(zhì)系數(shù)等等。車身有限元模型的建立:用有限元做理論模態(tài)分析將得到整個(gè)結(jié)構(gòu)的各階固有頻率和振型，這是從整體的角度來(lái)研究問(wèn)題，而結(jié)構(gòu)上的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題是可以適當(dāng)忽略的，單元的規(guī)整程度對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響也比較小。為了尋求比較滿意的分析時(shí)間與有限元模型規(guī)模的協(xié)調(diào)，分析過(guò)程中我們采用了三個(gè)模型：一個(gè)有限元模型全局單元尺寸為15mm，模型中保留了結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，包括倒圓、螺栓、小孔、附加件等；一個(gè)有限元模型全局單元尺寸為30mm，在第一個(gè)模型的基礎(chǔ)上去掉了一些細(xì)微結(jié)構(gòu)，保留了大部分細(xì)節(jié)；最后一個(gè)有限元模型全局單元尺寸為45mm，在第二個(gè)模型的基礎(chǔ)上忽略了倒圓、小孔、螺栓和一些不影響整體特性的附加件。計(jì)算結(jié)果顯示三個(gè)模型計(jì)算的各階固有頻率有很小的差異，振型也基本一致，這證明影響模態(tài)結(jié)果的主要是結(jié)構(gòu)的形式和參數(shù)，所以最后取單元尺寸為45mm的模型進(jìn)行模態(tài)分析計(jì)算，這即能保證計(jì)算精度，又節(jié)省了計(jì)算機(jī)資源?；谏鲜鏊枷虢⒌陌总嚿恚ú话T(mén)窗）的有限元模型，全部為三維彈性殼單元（Shell63），單元總數(shù)為11364個(gè)，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為9988個(gè)，自由度數(shù)為59928。整個(gè)車身結(jié)構(gòu)（包含門(mén)窗）的有限元模型。一階模態(tài)：是頻率為29.916Hz的頂棚、地板后部扭轉(zhuǎn)模態(tài)。頂棚、地板振動(dòng)幅度較大，是振型的腹部，前圍、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等振動(dòng)較小。二階模態(tài)：是頻率為38.652Hz的整體扭轉(zhuǎn)模態(tài)。其扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的一條節(jié)線位于地板縱向?qū)ΨQ面上，另一條節(jié)線位于前地板與后地板的連接處，兩節(jié)線相互垂直。節(jié)線兩側(cè)振動(dòng)相位相反，離節(jié)線越遠(yuǎn)的位置振幅越大，其中頂棚前部與前擋風(fēng)玻璃兩側(cè)立柱振動(dòng)幅度最大，而后立柱振動(dòng)幅度次之。三階模態(tài)：是頻率為53.243Hz的整體一階縱向彎曲模態(tài)。車身在平行于縱向?qū)ΨQ面的的平面內(nèi)振動(dòng)。車身振型左右對(duì)稱。其彎曲振動(dòng)的一條節(jié)線位于前地板中部，另一條位于后排座位靠背對(duì)應(yīng)地板處。兩條節(jié)線均垂直于車架縱向?qū)ΨQ面。頂棚、地板上下擺動(dòng)，振型腹部出現(xiàn)在后排座位下部。四階模態(tài)：是頻率為67.936Hz的前圍板局部模態(tài)，前圍板上兩處出現(xiàn)強(qiáng)烈的局部振動(dòng)。五階模態(tài)：是頻率為73.648Hz的頂棚擺動(dòng)、地板彎曲模態(tài)。頂棚左右擺動(dòng)，地板彎曲振動(dòng)，一條節(jié)線位于地板縱向?qū)ΨQ線上，另外兩條分別對(duì)稱于地板縱向?qū)ΨQ線兩側(cè)。位于地板縱向?qū)ΨQ線兩側(cè)的部分振動(dòng)相位相反，離節(jié)線越遠(yuǎn)振動(dòng)幅度越大。其中后排座位下側(cè)地板為振動(dòng)的兩個(gè)腹部。同時(shí)前圍板出現(xiàn)局部振動(dòng)。六階模態(tài)：是頻率為74.235Hz的地板彎曲模態(tài)。整個(gè)地板在平行于縱向?qū)ΨQ面內(nèi)上下振動(dòng)，地板中部振動(dòng)幅度最大，是振型的腹部。受之影響，頂棚、后立柱有相應(yīng)的微幅振動(dòng)。同時(shí)前圍板兩處出現(xiàn)局部模態(tài)。七階模態(tài)：是頻率為76.82Hz的頂棚上下擺動(dòng)模態(tài)。頂棚上下振動(dòng)，頂棚前部與風(fēng)擋玻璃連接處振幅較大是振動(dòng)的腹部，受之影響后立柱及背門(mén)門(mén)框左右擺動(dòng)，振動(dòng)相位相反，振幅次之。八階模態(tài)：是頻率為84.64Hz的頂棚扭轉(zhuǎn)、后地板前部局部模態(tài)。頂棚扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，兩條節(jié)線分別位于頂棚兩對(duì)稱線上，節(jié)線兩側(cè)振動(dòng)相位相反，離節(jié)線越遠(yuǎn)的位置振動(dòng)幅度越大，其中后地板上對(duì)應(yīng)后排座椅位置處出現(xiàn)振幅較大的局部振動(dòng)。九階模態(tài)：是頻率為90.257Hz的地板局部模態(tài)。后地板上出現(xiàn)兩處振幅較大的局部振動(dòng)。十階模態(tài)：是頻率為99.432Hz的頂棚、后立柱的扭轉(zhuǎn)模態(tài)。后立柱處振動(dòng)幅度較大，是振動(dòng)的腹部位置。從固有頻率分布的情況來(lái)看，該車白車身的前十階固有頻率均在100Hz以下，其中第一階后部扭轉(zhuǎn)、整體的一階彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率分別為29.916Hz、38.652Hz和53.243Hz。汽車在正常的鋪裝路面上行駛時(shí)，受到的路面不平度激勵(lì)能量主要集中在0-60Hz的低頻帶，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，其激振頻率也介于20-60Hz之間。因此，該車在使用過(guò)程中如果激振力輸入部位恰處于振型腹部，將可能引起車身結(jié)構(gòu)的共振，同時(shí)如果在噪聲輻射效率高的部位也處于振型腹部，那么乘座室內(nèi)的噪聲將加劇。另一方面，白車身的整體一階彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率相差較大,近9Hz，可見(jiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上已經(jīng)避免了這兩種模態(tài)振型的耦合效應(yīng)。從固有振型特征來(lái)看，該白車身的振動(dòng)形式以后部扭轉(zhuǎn)、縱向平面內(nèi)的彎曲扭轉(zhuǎn)、頂棚擺動(dòng)、地板彎曲為主。振動(dòng)幅度較大的區(qū)域主要是：頂棚、前圍板、地板中部、后排座位下部地板。從車室內(nèi)的噪聲品質(zhì)考慮，這些振動(dòng)腹部區(qū)域?qū)噧?nèi)噪聲不利，因?yàn)楫?dāng)車身被激起這些模態(tài)共振時(shí)，以上振幅區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)劇烈的振動(dòng)，由車室內(nèi)噪聲產(chǎn)生機(jī)理可知，壁板振動(dòng)將向車內(nèi)輻射強(qiáng)烈的噪聲，如果壁板的振動(dòng)與車內(nèi)聲場(chǎng)相耦合，將導(dǎo)致噪聲級(jí)劇增。整個(gè)車身結(jié)構(gòu)模態(tài)分析結(jié)果：在本文的汽車車內(nèi)噪聲預(yù)測(cè)與控制研究中，將重點(diǎn)研究車身結(jié)構(gòu)—車室空腔聲場(chǎng)結(jié)構(gòu)聲耦合作用對(duì)車室內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)，因此，還應(yīng)該對(duì)整個(gè)車身結(jié)構(gòu)（含門(mén)窗和玻璃）進(jìn)行模態(tài)分析整個(gè)車身結(jié)構(gòu)模型的自由度多，模態(tài)頻率密集，并且模態(tài)多表現(xiàn)為局部區(qū)域的變形。利用模態(tài)提取算法中的子空間（Subspace）法計(jì)算了整個(gè)車身在自由模態(tài)下的固有頻率和振型，固有頻率小于200Hz的模態(tài)參數(shù)見(jiàn)表2.2，圖2.9為車室壁板（圍成車室空腔的結(jié)構(gòu)部分）變形較大的車身振動(dòng)模態(tài)。車室空腔聲場(chǎng)聲學(xué)模態(tài)分析車內(nèi)空間是由車身壁板圍成的一個(gè)封閉空腔，同任何結(jié)構(gòu)系統(tǒng)一樣，具有模態(tài)頻率和模態(tài)振型。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的模態(tài)是以具體的位移分布為特征，與其類似，聲學(xué)系統(tǒng)的模態(tài)是以具體的聲壓分布為特征。聲學(xué)模態(tài)頻率是聲學(xué)共鳴頻率，在該頻率處車內(nèi)空腔產(chǎn)生聲學(xué)共鳴，使得聲壓放大。聲波在某一聲學(xué)模態(tài)頻率下，在車內(nèi)空腔傳播時(shí)，入射波與空腔邊界反射而成的反射波相互疊加或相互消減而在不同位置處產(chǎn)生不同的聲壓分布，稱之為聲學(xué)模態(tài)振型。當(dāng)一典型的空腔受到壁板的激勵(lì)時(shí)，聲學(xué)共鳴將導(dǎo)致惱人的低頻“轟鳴”噪音，對(duì)乘客的舒適性有很大的影響，車內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免。在轎車設(shè)計(jì)階段，車內(nèi)聲學(xué)模態(tài)分析對(duì)于避免車身壁板與車內(nèi)空腔聲學(xué)共振提供了非常有價(jià)值的資料，并且可以用于指導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系等的選型。在國(guó)外單排座轎車設(shè)計(jì)中，對(duì)應(yīng)于第一階聲學(xué)共鳴頻率的聲學(xué)模態(tài)，其節(jié)線位置(零聲壓位置)設(shè)計(jì)在人耳附近，使人處于噪音最小的聲學(xué)環(huán)境中。除此之外，車內(nèi)聲學(xué)模態(tài)分析可以用來(lái)確定空腔是否被強(qiáng)烈地激起共振。國(guó)外早期建立的轎車車內(nèi)空腔的聲學(xué)模型限于技術(shù)條件，并且基于其聲學(xué)模態(tài)沿轎車橫向變化不大的特性，使用轎車縱向截面二維模型。其建模簡(jiǎn)單，節(jié)省計(jì)算時(shí)間，但不能完全反映車內(nèi)空腔三維聲學(xué)特性。使用轎車車內(nèi)空腔三維模型可以全面地反映其聲學(xué)特性，如聲學(xué)模態(tài)形狀為縱向、橫向、豎向或者不同方向的組合。本節(jié)的研究?jī)?nèi)容是在建立了無(wú)座椅和有座椅聲學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了不同模型的聲學(xué)模態(tài)特性，用于指導(dǎo)轎車車內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)。結(jié)合某轎車新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，對(duì)車身結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性、車室空腔聲場(chǎng)聲學(xué)特性、車身