目錄

摘要
車內(nèi)噪音產(chǎn)生機(jī)理
噪音峰值解決思路
板件貢獻(xiàn)量PFPANEL簡(jiǎn)介
分析設(shè)置教程
結(jié)果分析

摘要

當(dāng)我們?cè)谟?jì)算整車噪音傳遞函數(shù)NTF的時(shí)候，難免會(huì)出現(xiàn)在某段頻率下局部噪音響應(yīng)峰值大于目標(biāo)值的情況，這時(shí)候我們?cè)撊绾螌?duì)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，降低其峰值呢？本次分享就圍繞這個(gè)問題給大家講講具體的優(yōu)化思路。

車內(nèi)噪音產(chǎn)生機(jī)理
從激勵(lì)的來源分類，我們可以把激勵(lì)分為兩類：噪聲源與振動(dòng)源：
噪聲源包括發(fā)動(dòng)機(jī)噪音，底盤噪音以及行駛時(shí)流過車身的氣流噪音，這類聲源所輻射的噪音一方面通過車身壁板以及門窗上所有的孔，縫直接傳入車內(nèi)；另一方面噪音作用到車身壁板，將會(huì)激勵(lì)壁板的振動(dòng)。共同向車內(nèi)輻射噪音[1]。
振動(dòng)源主要指發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)工作所產(chǎn)生的振動(dòng)以及汽車行駛時(shí)路面激勵(lì)所產(chǎn)生的振動(dòng)，這些振動(dòng)激勵(lì)通過發(fā)動(dòng)機(jī)懸置，車架安裝點(diǎn)，排氣掛鉤等安裝點(diǎn)傳遞到車身引起車身板件的振動(dòng)。

每一塊板件的振動(dòng)都會(huì)對(duì)壁板臨近的空氣產(chǎn)生壓迫作用，壓迫作用相互矢量疊加向車內(nèi)輻射噪音，將使車內(nèi)部聲壓產(chǎn)生變化，反過來，變化的聲壓同樣會(huì)壓迫車身，激勵(lì)車身壁板的振動(dòng)。這樣一來，車內(nèi)的空腔與車身內(nèi)部就成為了相互作用的流固耦合系統(tǒng)。

噪音峰值解決思路
一般在實(shí)際工程上，對(duì)于主方向的單位激勵(lì)，駕駛員右耳側(cè)聲壓級(jí)響應(yīng)要求不高于55dB，次方向聲壓級(jí)響應(yīng)要求不高于60dB（參考聲壓為2e-5 Pa），下面我們直接給出某一車型在發(fā)動(dòng)機(jī)后側(cè)懸置單位激勵(lì)下，駕駛員右耳側(cè)噪音響應(yīng)傳遞函數(shù)曲線，如下圖所示，從圖我們可以看出，大約在激勵(lì)頻等于105Hz 的時(shí)候，Y向Z向響應(yīng)曲線均高于60dB界線，如這些噪音峰值在NTF曲線優(yōu)化過程中是需要注意的。



從上面噪音產(chǎn)生機(jī)理的介紹中我們知道，車內(nèi)噪音產(chǎn)生的原因主要是由于車身各個(gè)板件的振動(dòng)對(duì)臨近的空氣產(chǎn)生壓迫作用導(dǎo)致的，所以為了降低車內(nèi)噪音峰值，思路可以簡(jiǎn)單歸納如下：
獲取車身各個(gè)板件對(duì)車內(nèi)某一處聲壓的貢獻(xiàn)量（貢獻(xiàn)量有正有負(fù)）；
對(duì)貢獻(xiàn)量幅值大的對(duì)應(yīng)板件部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過調(diào)整板件局部剛度（通過加支撐，加焊點(diǎn)，粘膠，起筋，起臺(tái)階等），添加加阻尼板等手段抑制其振動(dòng)；
由于車內(nèi)板件輻射的噪音是相互疊加在一起的，貢獻(xiàn)量有正有負(fù)，所以噪音峰值優(yōu)化過程不單單是把幅值大的貢獻(xiàn)量降低，更多的要考慮把正負(fù)貢獻(xiàn)量之間相互疊加抵消的問題（下文會(huì)有介紹）。

那么，我們?cè)趺礃觼慝@取關(guān)于板件貢獻(xiàn)量的數(shù)據(jù)呢？其實(shí)在Nastran里，我們可以在計(jì)算噪音傳遞函數(shù)NTF的時(shí)候，在計(jì)算文件中通過直接添加“PFPANEL”關(guān)鍵字來獲取板件貢獻(xiàn)量的數(shù)據(jù)。

板件貢獻(xiàn)量PFPANEL簡(jiǎn)介



下面我們來講解一下“PFPANEL”關(guān)鍵字的用法，如上圖Format所示，PFPANEL的使用格式如下，帶下劃線的選項(xiàng)都是默認(rèn)輸出，如不做修改，軟件即按默認(rèn)選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。值得注意的是Format中PANEL = {ALL/step}的選項(xiàng)，這個(gè)選項(xiàng)表示需要提取貢獻(xiàn)量的板件集合ID號(hào)，即需要提取哪些板件的貢獻(xiàn)量，言下之意，我們需要在提取貢獻(xiàn)量之前先定義提取哪些板件PANEL；還有，SOLOTION={ALL/step/NONE} 選項(xiàng)表示需要提取哪些頻率范圍的板件貢獻(xiàn)量結(jié)果；而Fornat最末端的={setdof/NONE}即表示板件貢獻(xiàn)量輸出參考點(diǎn)（即關(guān)于哪一點(diǎn)聲壓響應(yīng)的板件貢獻(xiàn)量）。

圖上例子Example中：
set 10 = 10. , 12. 表示定義實(shí)數(shù)set，在這里表示提取貢獻(xiàn)量對(duì)應(yīng)的頻率值；
set 20 = 1222, 1223 表示節(jié)點(diǎn)set，在這里定義聲壓響應(yīng)點(diǎn)（注意兩個(gè)set格式的區(qū)別，實(shí)數(shù)set是有小數(shù)點(diǎn)的）；
最后一句代碼表示：提取板件貢獻(xiàn)量PFPANEL，提取對(duì)應(yīng)的頻率為10Hz, 12Hz，貢獻(xiàn)量低于0.01的結(jié)果濾掉不輸出，按照ABSD方式對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行排序，貢獻(xiàn)量輸出的參考點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)1222與1223.

分析設(shè)置教程
首先第一步我們需要在hypermesh中對(duì)板件進(jìn)行分類劃分。把計(jì)算NTF的內(nèi)飾車身模型導(dǎo)入到hypermesh中，把與聲腔相互耦合的板件單獨(dú)顯示出來，如下圖所示。


整車CAE模型


與聲腔相互耦合的板件

第二步，比如說，我們想了解與聲腔網(wǎng)格接觸到的前后門內(nèi)板，前后門玻璃，頂棚，地板以及前圍板件的貢獻(xiàn)量，需要先使用set1對(duì)這些板件進(jìn)行定義。把hypermesh切換到nastran模板，點(diǎn)擊analysis中的entity sets按鈕，如下圖所示：



接下來，進(jìn)入下圖設(shè)置，命名為f-g-1（front glass1，表示前擋風(fēng)玻璃1）；card image選擇set1；點(diǎn)擊element，然后選擇前檔風(fēng)玻璃上一半的單元，然后點(diǎn)擊create創(chuàng)建其中一個(gè)板件set1. 按同樣的方式把前檔風(fēng)玻璃另一半的單元選上創(chuàng)建一個(gè)命名為f-g-2的set1.



到目前為止，我們已經(jīng)建立了兩個(gè)板件set1了，各表示前檔風(fēng)玻璃板件的一半。讀者可能會(huì)問為什么不一次性用一個(gè)set1來建立前檔風(fēng)玻璃，而要分開兩次，這是因?yàn)槲覀冞€需要按照上述的方式來建立其他板件（前后門內(nèi)板，地板，頂棚等你感興趣的板件）set1，為了保證板件與板件之間有較好的的對(duì)比性，我們需要把每個(gè)板件都分割成面積大小差不多的小板件，然后每個(gè)小板件單獨(dú)建立set1，才能比較客觀的比較哪一個(gè)部位貢獻(xiàn)量大，哪一個(gè)部位貢獻(xiàn)少。當(dāng)然這一步中呢，每個(gè)板件分的越小越好，但是也沒必要搞得那么細(xì)，太細(xì)的我們后面有節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)量可以更加直接的描述貢獻(xiàn)情況。這里還要注意一下的是，這里的命名比較特殊，不能超過8個(gè)字符，不然超過8字節(jié)的部分會(huì)被系統(tǒng)抹去。

假設(shè)我們按照上面的方式已經(jīng)把我們感興趣的與聲腔耦合的板件通過分割用set1全部單獨(dú)建立出來了，就可以進(jìn)行下一步了；

第三步，我們需要把剛剛我們建立的所有小板件的set1統(tǒng)一起來，使得nastran在求解過程中能夠檢索到，在這里我們就是要建立在PANEL簡(jiǎn)介中提到的panel。同樣點(diǎn)擊analysis中的entitysets，命名為all-p（所有板件），這時(shí)候把card image改選成PANEL，點(diǎn)擊sets然后勾選上面我們建立的所有小板件set1，點(diǎn)擊create建立。



到這里，模型的設(shè)置就完成了，接下來，我們打開計(jì)算NTF的計(jì)算文件.dat，然后在case control cards部分中添加以下兩段代碼，就可以在計(jì)算NTF傳函的時(shí)候同時(shí)計(jì)算板件貢獻(xiàn)量了，如下圖所示：
SET 200 = 30000001 表示噪音響應(yīng)點(diǎn)（板件貢獻(xiàn)量參考點(diǎn)）
PFPANEL(SOLUTION = ALL) = 200（ALL表示求解NTF全頻段貢獻(xiàn)量）
詳細(xì)設(shè)置參考PFPANLE簡(jiǎn)紹，不設(shè)置的為默認(rèn)值



最后把添加代碼的NTF計(jì)算文件.dat文件保存，與模型.bdf放在同一個(gè)文件夾，提交計(jì)算。

結(jié)果分析
因?yàn)榘寮暙I(xiàn)量計(jì)算結(jié)果默認(rèn)輸出到.f06文件上，所以計(jì)算完成后打開結(jié)果文件.f06，找到ACOUSTIC PANLE PARTICIPATION FACTORS數(shù)據(jù)塊，該數(shù)據(jù)塊就是求解得到的板件貢獻(xiàn)量數(shù)據(jù)。
第二行的GRID POINT =30000001表示計(jì)算貢獻(xiàn)量參考點(diǎn)；
LOAD FREQUENCY = 2.0E+01表示此時(shí)的加載頻率為20Hz，下一組組數(shù)據(jù)加載頻率為21Hz（加載頻率的范圍與步長取決于NTF設(shè)置求解頻率范圍freq）；
PANLE NAME 就是我們之前設(shè)置的板件set1命名，本次為了方便只簡(jiǎn)單計(jì)算8組板件（為了給大家做簡(jiǎn)單的介紹，本次板件命名沒有如前面的f-g-1那么復(fù)雜，而簡(jiǎn)單命名為AA,BB,CC,DD,EE,FF,GG,HH）；
PANNEL RESPonSE – MAGNITUDE 表示每個(gè)板件貢獻(xiàn)量幅值；
PANEL FRACTION 表示每個(gè)板件貢獻(xiàn)量百分比。



回到我們最初的問題，如果我們計(jì)算的NTF出現(xiàn)了局部峰值超過目標(biāo)值該怎么辦呢？其實(shí)思路很簡(jiǎn)單：

找到NTF曲線出現(xiàn)峰值時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率，假設(shè)峰值對(duì)應(yīng)的頻率為20Hz；
找到20Hz對(duì)應(yīng)的板件貢獻(xiàn)量數(shù)據(jù)塊（如上圖所示）；
查看對(duì)應(yīng)的板件貢獻(xiàn)量比（PANELFRACTION）。數(shù)值絕對(duì)值的大小表示貢獻(xiàn)量的大小，正數(shù)表示正貢獻(xiàn)，負(fù)數(shù)表示負(fù)貢獻(xiàn)，正負(fù)貢獻(xiàn)量可以相互抵消，表現(xiàn)出的物理意義是對(duì)應(yīng)的板件對(duì)參考點(diǎn)處的聲壓貢獻(xiàn)相互疊加抵消。所以說，有些板件貢獻(xiàn)量雖然很大，但它們之間可能會(huì)出現(xiàn)相互疊加的情況（例上圖PANEL FRACTION中的兩組數(shù)據(jù) 9.34E-1 與 -9.42E-1），這時(shí)如果我們通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化一味的降低某一塊板件的貢獻(xiàn)量，NTF峰值曲線可能不但沒有改善還會(huì)惡化，所以大家在優(yōu)化對(duì)應(yīng)板件的時(shí)候要多一份思考。