NASTRAN在消除低频噪声峰值中的应用

第一篇：nastran在消除低频噪声峰值中的应用nastran在消除低频噪声峰值中的应用

作者：广州汽车集团张利明许妮周建文

摘要：某款样车在加速噪声测试过程中，发动机转速在4800rpm附近时出现了明显峰值。本文针对该噪声峰值进行了研究：采用nastran求解器分别进行了悬置点的动刚度分析，车身噪声传递函数分析以及对单频率点的直接频响分析，找出了噪声峰值出现的原因。通过对车身结构的优化，降低了该频率点处的车身噪声敏感度，进而达到了控制车内噪声水平的目的。

关键词：动刚度，噪声传递函数，直接频响分析，优化

1前言

随着人们对车品质要求的日益提高，车内噪声问题越来越受到关注。汽车噪声、振动及因其而引发的车辆乘坐舒适性已经成为是衡量汽车好坏的重要指标，也是用户敏感度最高的一项性能指标。因此，控制车内噪声水平已成为各汽车制造公司提高产品竞争力的一项关键手段。

在整车开发中，要求车身各支撑点对激励有较低的灵敏度，即激励引起的振动和噪声响应值低，这就需要车身连接点的导纳足够低，必须满足一定的动刚度要求；车身结构噪声传递函数（以下简称为ntf）是重要的车身结构特性，对ntf的优化可以从车身结构上找出解决振动噪声问题的方法，有效地改善车身的声学特性，达到降低车内噪声的目的；频率响应分析是用来计算结构在稳态振动激励下响应的方法，直接频响分析是根据外载荷频率求解耦合的运动方程，计算离散激励频率结构响应，采用频响分析可快速找到引起车身结构共振的原因。

本文首先介绍了动刚度分析，ntf分析及直接频响分析的原理，并通过项目实例介绍了基于动刚度分析，ntf分析及直接频响分析的车身ntf优化流程和方法。

2动刚度、ntf及直接频响分析的介绍

2.1动刚度介绍

动刚度是指结构在特定动态激扰下抵抗变形的能力，用结构的固有频率来衡量；在汽车开发设计过程中，动刚度是衡量结构抵抗预定动态激扰能力的指标。当发动机悬置点及悬架与车身连接点满足典型的动刚度范围时方可进行下一步的整车nvh分析。

目标加速度导纳曲线的函数表达式：

其中，i为安装点的加速度响应，在单位力作用下也为加速度导纳响应；k为接附点动刚度。

2.2ntf介绍

ntf是指输入激励载荷与输出噪声之间的对应函数关系，用于评价结构对振动发声的灵敏度特性。ntf分析通常是在动力总成、悬架系统、排气系统等与车身接附点施加单位动载荷，输出为驾驶员右耳侧位置声压，并将其转换为声压级（参考声压为2e-5pa）。ntf可表示为：

{p}=[h（p/f）]{f}

式中。{p}表示目标位置的声压，h（p/f）表示从激励源到目标位置声压响应的声振传递函数，{f}表示施加在输入位置的激励力，一般为单位动载荷。

由公式（2）可以看出，降低ntf可有效控制车内的噪声水平，工程上对ntf的一般要求为：主方向单位激励的响应低于55db，次方向单位激励的响应低于60db。

ntf分析过程中，将车身结构视为一个弹性体，车身板件的振动会通过临近的空气压迫驾驶舱内的空气，使之产生不同的声压，而驾驶舱声压的变化又会激励车身壁板的振动，使驾驶舱成为结构－声腔流体相互作用的耦合系统，该耦合系统的控制方程如下：

式中。[mss]、[css]和[kss]分别为车身结构的质量矩阵，阻尼矩阵和刚度矩阵，{u}为结构位移向量，[mff]、[cff]和[kff]分别为声腔的声学质量矩阵，声学阻尼矩阵和声学刚度矩阵，{p}为空腔声压向量，{fr}为广义力向量，[s]是由声学广义力{fr}向量得到的结构－声腔流体耦合矩阵，ρ0为空气密度，c0是声波在声腔流体中的传播速度。