發(fā)布時間：2020-11-15 14:28

　　 汽車NVH性能不僅關系著乘員的乘坐舒適性,也決定著汽車品牌在市場上的影響力;隨著汽車輕量化目標的日益攀升,如何在提升車輛減振降噪能力的同時把輕量化設計納入研究范疇已成為汽車設計的重要課題。對車身薄壁板件進行阻尼處理可以有效改善車內(nèi)噪聲水平,粘彈性阻尼材料目前已在車身上廣泛應用。關于粘彈性材料的動態(tài)力學性能以及阻尼結(jié)構減振方面的研究較多,但約束阻尼結(jié)構及其在車身中的相關應用還有幾點值得研究:考慮粘彈性材料溫頻特性的約束阻尼結(jié)構有限元建模;基于阻尼材料溫頻特性的約束阻尼結(jié)構拓撲優(yōu)化;粘彈性材料在車身結(jié)構中的應用及相關結(jié)構輕量化設計等。本文以約束阻尼結(jié)構為研究對象,主要研究內(nèi)容有:基于粘彈性材料的力學特性,對粘彈性材料試樣件的阻尼特性進行測試,根據(jù)測試結(jié)果,繪制相關材料特性曲線,并通過參數(shù)擬合推導建立相關數(shù)學模型;基于上述數(shù)學模型,利用模態(tài)應變能法及集成軟件Isight建立約束阻尼結(jié)構的建模流程,并對比分析粘彈性材料常數(shù)模型以及變量模型下的約束阻尼結(jié)構的頻率響應函數(shù);而后,利用雙向漸進結(jié)構優(yōu)化算法實現(xiàn)對約束阻尼結(jié)構的拓撲優(yōu)化研究,研究表明:粘彈性材料的溫頻特性會影響約束阻尼結(jié)構的精準化建模,對阻尼材料進行布局優(yōu)化研究能夠有效提升阻尼材料的使用率。建立某車型的聲固耦合有限元模型,通過分析聲壓頻率響應發(fā)現(xiàn)發(fā)動機右懸Z方向白噪聲激勵在101Hz下駕駛員右耳處聲壓較高。通過對車身板件貢獻度分析,確定對前圍板進行阻尼處理。通過對比分析,該措施能夠改善車內(nèi)噪聲情況。建立約束阻尼結(jié)構中阻尼材料及對應約束層材料布局優(yōu)化的數(shù)學模型,采用雙向漸進結(jié)構優(yōu)化方法法,求解得到阻尼材料及對應約束層材料的材料布局,上述工況下,在阻尼材料用量減少40%的情況下,駕駛員右耳處聲壓峰值與阻尼材料全布局時比較相差較小。本文以約束阻尼結(jié)構為研究對象,基于粘彈性材料的溫頻特性完成對約束阻尼結(jié)構的有限元仿真以及結(jié)構拓撲優(yōu)化,并通過在車身中對約束阻尼結(jié)構的拓撲優(yōu)化,在保證車身NVH性能的前提下,提高阻尼材料的使用率。
【學位單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U463.82
【部分圖文】：

在外力作用下極易產(chǎn)生振動而使得封閉的車內(nèi)空間受到擾動。這種擾動會使得車內(nèi)空間的空氣體積產(chǎn)生微小的變化，從而產(chǎn)生很大的聲音。這種作用關系就相當于揚聲器的發(fā)聲原理一樣，如圖1.1所示，前圍板振動，車內(nèi)空氣會隨著振動而發(fā)生膨脹或者壓縮，從而改變了車內(nèi)的空氣體積而發(fā)聲。轎車車身的車室內(nèi)空間大概為3m3，如果車內(nèi)的封閉空間體積變化0.002m3，這將使得車內(nèi)的聲壓達到1.4 Pa，也就是94dB[1]。由此看來，對車身壁板的振動和聲輻射進行研究和優(yōu)化是控制車內(nèi)噪聲的有效手段。a) 前圍板振動 b) 揚聲器膜片振動圖1.1 前圍板與揚聲器發(fā)聲原理對比對車身薄壁板件進行阻尼處理能夠大幅衰減或有效抑制薄壁板件的振動情況，從而降低薄壁板件在外界激勵下產(chǎn)生的噪聲輻射，這種方法實施較為簡單且效果顯著。粘彈性阻尼材料是能夠?qū)⒐腆w機械振動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌牟牧?

9呈現(xiàn)為一條橢圓形遲滯回線，如圖2.2所示。圖2.1 彈性材料應力-應變曲線圖2.2 粘彈性材料應力-應變曲線上圖2.2中，橢圓形遲滯曲線所圍成的面積大小也就是結(jié)構在交變的應力和應變作用下材料所損耗的能量大小，當有拉壓應力作用于粘彈性材料產(chǎn)生拉壓變形時，其應力-應變可表達為下式關系：0i te （2.1）( )0i te （2.2）復特征法是描述粘彈性阻尼材料性能的一種方法，在某些方面它比廣義微分模型或者廣義標準模型要方便。根據(jù)復模量定義：* 00(cos sin )iE e E i （2.3）或者：*E E iE E (1 i )（2.4）E E cos （2.5）E E sin E （2.6）如上式子中*E 為粘彈性阻尼材料的復拉伸模量， E 為粘彈性阻尼材料復拉伸模量的實部，也稱作貯能模量，E 為材料復拉伸模量的虛部，決定粘彈性阻尼材料耗散能力

碩士學位論文9呈現(xiàn)為一條橢圓形遲滯回線，如圖2.2所示。圖2.1 彈性材料應力-應變曲線圖2.2 粘彈性材料應力-應變曲線上圖2.2中，橢圓形遲滯曲線所圍成的面積大小也就是結(jié)構在交變的應力和應變作用下材料所損耗的能量大小，當有拉壓應力作用于粘彈性材料產(chǎn)生拉壓變形時，其應力-應變可表達為下式關系：0i te （2.1）( )0i te （2.2）復特征法是描述粘彈性阻尼材料性能的一種方法，在某些方面它比廣義微分模型或者廣義標準模型要方便。根據(jù)復模量定義：* 00(cos sin )iE e E i （2.3）或者：*E E iE E (1 i )（2.4）E E cos （2.5）E E sin E （2.6）如上式子中*E 為粘彈性阻尼材料的復拉伸模量， E 為粘彈性阻尼材料復拉伸模量的實部，也稱作貯能模量，E 為材料復拉伸模量的虛部，決定粘彈性阻尼材料耗散能力
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本文編號：2884858