1 引言

　　車(chē)輛聲學(xué)靈敏度性能是車(chē)輛開(kāi)發(fā)階段的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，很多車(chē)輛企業(yè)都在車(chē)輛早期開(kāi)發(fā)階段采用虛擬分析的方法開(kāi)發(fā)各項(xiàng)性能，這樣可以進(jìn)行多次優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低了開(kāi)發(fā)成本。本文以一五門(mén)轎車(chē)TRIMMED車(chē)身為例，采用ALTAIR OPTISTRUCT軟件首先進(jìn)行車(chē)輛車(chē)身板件導(dǎo)納和聲腔模態(tài)分析，識(shí)別出車(chē)身板件導(dǎo)納較低的頻率和聲腔模態(tài)各階頻率，從而找到二者的耦合頻率，也就是聲靈敏度性能比較差的頻率。通過(guò)板件形貌優(yōu)化分析改進(jìn)板件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改進(jìn)板件導(dǎo)納性能以避開(kāi)聲腔模態(tài)頻率，進(jìn)而使得車(chē)輛聲學(xué)靈敏度性能得到了改進(jìn)，滿足了目標(biāo)要求。結(jié)果表明，在車(chē)輛開(kāi)發(fā)的早期階段進(jìn)行車(chē)身板件合理的形貌優(yōu)化分析可以?xún)?yōu)化車(chē)輛的聲學(xué)靈敏度性能，使其滿足目標(biāo)要求。工作流程圖如下：

　　圖 1: OptiStruct 分析流程圖

　　2 聲學(xué)靈敏度的概念和作用

　　聲學(xué)靈敏度描述了乘員艙內(nèi)駕駛員與乘員耳側(cè)聲壓和車(chē)身與底盤(pán)連接硬點(diǎn)力的輸入傳遞關(guān)系，如圖2所示，它表征了車(chē)內(nèi)聲場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)力輸入能量的放大后縮小。在車(chē)輛的早期開(kāi)發(fā)階段，造型還沒(méi)有完成的情況下，會(huì)有很多設(shè)計(jì)更改的機(jī)會(huì)，所以考慮聲學(xué)靈敏度性能的要求十分重要，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)使得車(chē)輛的聲學(xué)性能在車(chē)輛早期開(kāi)發(fā)階段達(dá)到最優(yōu)。

　　圖2: 聲學(xué)靈敏度模型

　　3 車(chē)身板件導(dǎo)納分析

　　車(chē)身板件如圖3所示

　　圖 3: 車(chē)身板件( 1 防火墻, 2 中地板,3 后座椅板, 4 備胎艙板,5 后圍板)

　　板件導(dǎo)納也即車(chē)身板件動(dòng)剛度，描述了板件上各點(diǎn)速度平均值與板件法向輸入力的關(guān)系。例如：后座椅板導(dǎo)納分析結(jié)果如圖4 curve1所示，峰值在100 Hz左右。

　　圖 4: 后座椅板導(dǎo)納結(jié)果

　　4 聲模態(tài)分析

　　聲腔模型如圖 5所示。聲腔模態(tài)頻率與板件導(dǎo)納峰值頻率對(duì)比如表1所示。

　　圖 5: Cavity model

　　表 1: 耦合頻率

　　從表1得出，耦合頻率存在于110 Hz,120 Hz,180 Hz 附近，也就是聲學(xué)靈敏度較差的

　　5 優(yōu)化分析

　　5.1 板件形貌優(yōu)化分析

　　以后座椅板為例，優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖6和圖7所示，優(yōu)化后導(dǎo)納如圖3 curve2所示，板件動(dòng)剛度優(yōu)化后100Hz得到了很好的改進(jìn)。

　　圖 6: 后座椅板原結(jié)構(gòu)

　　圖7: 后座椅板優(yōu)化結(jié)構(gòu)

　　5.2聲靈敏度優(yōu)化分析

　　原結(jié)構(gòu)與各板件優(yōu)化后聲靈敏度響應(yīng)對(duì)比如圖8所示。

　　圖 8: 前塔形支座輸入響應(yīng)

　　結(jié)果表明，板件形貌優(yōu)化可以改進(jìn)板件的動(dòng)剛度性能，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化聲學(xué)靈敏度的目的。

　　6 結(jié)論

　　采用Altair OptiStruct軟件對(duì)比分析了車(chē)身板件導(dǎo)納峰值頻率和聲腔模態(tài)頻率，找到二者耦合振動(dòng)的頻率。通過(guò)板件形貌優(yōu)化這一方法降低了板件導(dǎo)納峰值，從而優(yōu)化了TRIMMED 車(chē)身聲學(xué)靈敏度性能，使得車(chē)輛開(kāi)發(fā)的聲學(xué)性能得到了良好的控制。