1、S30降噪方案介绍,湖北省汽车结构振动与噪声控制工程技术研究中心,降噪方案简介,本方案实施的主要步骤：噪声源识别（车内噪声的主要来源，噪声的频谱分析，模态分析等），车身减噪处理（条形阻尼的粘贴，排气管的换改等），工业化的方案和建议。,提纲,1、噪声源识别 （1）整车整体透过声学性能测试分析 （2）车内外噪声频谱分析 （3）白车声模态测试分析2、顶棚加阻尼方案数据分析3、后排座位下加阻尼方案数据分析,4、搁物架加阻尼方案数据分析 5、排气系统改造方案数据分析 （1）排气系统尾管改直方案数据分析 （2）排气系统二级消音器改造方案数据分 析 6、未实施改进措施的有关说明 （1）前后门未加阻尼数据说明
2、 （2）车身前后脚踏地板未加改进的说明 （3）后背箱地板未改进的相关说明,7、加条形阻尼的理论与实验依据 8、实施改造方案后测试结果与分析 （1）顶棚加条形阻尼+后排座位下加条形阻尼+排气系统尾管改直 9、方案实施成本比较 10、最终结论与几点说明 （1）汽车噪声测试应采用线性计权而不宜用 A计权的有关说明与理论依据 （2）其它几点说明 （3）最终结论,1 噪声源识别,噪声源识别方法试验： （1）整车整体透过声学性能测试分析（2）车内外噪声频谱分析（3）白车声模态测试分析,噪声源识别方法试验：,1.1 整车整体透过声学性能测试分析 1.1.1 测试方法,图1.1 整车测试方法示意图,1.1.2
3、 测试点的布置,图1.2 测试点布置示意图,1.1.2 测试工况,表1.1 试验工况详表,噪声源诊断,图1.3 测试点3相对于激励点的相干函数,图1.4 测试点4相对于激励点的相干函数,噪声源诊断,1.1.4 两种工况下传递函数对应位置的比较图如下： 图1.5 两工况下驾驶位测试点传函对比图,图1.6 两工况下副驾驶后位测试点传函对比图,图1.7 驾驶后位各测点传递函数叠加图,噪声源识别,1.1.5 实验结论（1）从相关函数可以得到，在0400Hz的低频范围内（主要集中在0200Hz）；（2）从两种工况的传递函数可以进一步得出该该车的透过声能量较小，故不做隔声方面的处理；,噪声源诊断,1.2、
4、车内外噪声频谱分析 1.2.1 测试方法,图1.8 车内外噪声测试方法示意图,噪声源诊断,1.2.2、测试目的（1） 得出行进间车内外噪声的转速跟踪图，分析关注的噪声频率范围；（2） 得出车内外声场的相关性，从声学的角度对车内外声场的相关性做一综合评价；（3）为下一阶段的工作提供依据；,图1.9 驾驶位原始车内噪声云图,1.2.3 车内噪声频谱分析1.2.3.1 驾驶位和副驾驶后位云图如下图所示：,图1.10 副驾驶后位原始车内噪声云图,图1.12 副驾驶后位,1.2.3.2 驾驶位和副驾驶后位在2600RPM的切片如下图所示：,图1.11 驾驶位,1.2.3.3 驾驶位和副驾驶后位在2600
5、RPM的切片如下图所示：,图1.14 副驾驶后位,图1.13 驾驶位,1.2.4 测试结果分析、根据图1.9和1.10可以得出：车内噪声主要集中在240Hz以下，2000RPM4000 RPM。,噪声源诊断,1.3 白车身局部模态测试分析 1.3.1试验目的 通过测试白车身的局部模态，得到该车身的局部模态参数，找到主要的噪声源，通过对这些局部模态频率的分析和综合处理，以达到该对车型进行减振降噪之目的。,噪声源诊断,1.3.2 试验对象 通过前一阶段的分析，车内噪声主要由车身的板壳结构振动引起声辐射所形成的，所以我们的实验对象主要是车身的板壳结构：1） 车顶棚2） 后备箱3） 前后底板4） 载物
6、板5） 车门,噪声源诊断,对应部位局部模态测试结果分析1.3.2.1车顶棚模态阶次和频率如下表,表1.2 车顶棚模态阶次和频率表,噪声源诊断,1.3.2.1.1 顶棚模态测试数据分析顶棚的模态主要集中在120Hz到220Hz，其中第一阶模态频率为75.2Hz，第十阶模态频率为224Hz，同时可以看出顶棚结构是一个低阻尼结构。,噪声源诊断,1.3.2.2 前后底板各阶次模态参数表,表1.3 前后底板模态参数表,噪声源诊断,1.3.2.2.1 底板模态测试数据分析车底板模态频率主要集中在主要集中于 150Hz到250Hz，第8阶模态频率为279Hz,噪声源诊断,1.3.2.3 车门各阶模态参数表,
7、表1.4 车门模态参数表,噪声源诊断,1.3.2.3.1 车门模态测试结果分析车门只有相对较高，故可不采用周期条状阻尼结构两阶模态，分别为278Hz和378Hz ，其模态频率处理。,噪声源诊断,1.3.2.4 载物板模态测试结果 载物板各阶模态参数表,表1.5 载物板模态参数表,1.3.2.4.1 车门模态测试结果分析载物板在该频率段内共有九阶模态，其第一阶模态频率75.7和顶棚的第一阶频率75.2Hz相近，第九阶模态频率和顶棚的第十阶模态频率相同，均为224Hz，从其模态频率的分布来看，在120Hz到240Hz的频率段，模态频率有相对集中于120Hz到180Hz和210Hz到230Hz，两个
8、频率段内，这样模态频率集中分布，,1.3.2.5 后备箱的模态局部模态测试 后备箱的模态阶次频率表如下图所示,表1.6 后备箱模态参数表,1.3.2.5.1 后备箱模态测试结果分析从模态参数表可以看出，后备箱的模态频率主要集中在70Hz到130Hz、140Hz到190Hz连个频率段之间，同时，其最低阶模态频率和载物板一致，均为75.7H；,局部模态试验结构分析根据测试部件的局部模态参数可以得出以下结论：1）各测试部件的模态频率分布相对比较集中，如顶棚的模态主要集中在120Hz到220Hz；前后底板模态频率主要集中在主要集中于150Hz到250Hz；后备箱的模态频率主要集中在70Hz到130Hz
9、、140Hz到190Hz两个频率段之间；载物板集中在120Hz到240Hz的频率段；这样就便于采用周期性阻尼结构进行减振降噪处理；,2) 各测试部件的模态频率主要集中在低频区域；3) 各测试部件均属于小阻尼结构，对于采用周期性阻尼结构减振降噪方法提供了一个很大的空间；,总结：前后底板，顶棚，载物板，后备箱均属于的低阶模态均在200Hz以内，都需要进行必要的处理。而侧门的模态频率较高，故不做处理。,2、顶棚加阻尼方案数据分析,2.1 有天窗阻尼粘贴软件仿真示意图：,图2.1 带天窗顶棚阻尼粘贴软件仿真示意图,2.1.1 有天窗阻尼粘贴仿真结果示意图如下：,图2.2 有天窗顶棚阻尼粘贴仿真结果,2
10、.2 无天窗阻尼粘贴示意图：,图2.3 无天窗顶棚阻尼粘贴软件模拟示意图,2.2.1 无天窗阻尼减振仿真效果图：,图2.4 无天窗顶棚阻尼粘贴仿真结果,3、后排座位下加阻尼方案数据分析,3.1 后排座位下阻尼粘贴软件仿真示意图：,图3.1 后排座位下阻尼粘贴软件模拟示意图,3.1.1 后排座位下阻尼粘贴仿真结果图:,图3.2 后排座位下仿真结果,4、搁物架加阻尼方案数据分析,4.1 搁物架阻尼粘贴软件仿真模拟示意图：,图4.1 搁物架阻尼粘贴软件模拟示意图,4.1.1搁物架阻尼粘贴仿真结果图,图4.2 搁物架阻尼粘贴仿真结果图,5、排气系统改造方案数据分析,（1）排气系统尾管改直方案数据分析（
11、2）排气系统二级消音器改造方案（采用307的主消声器）数据分析,5.1 排气管改为2#尾管数据分析,图5.1 2#尾管后与原始状态数据对比图-驾驶位,图5.2 2#尾管后与原始状态数据对比图-副驾驶后位,5.2 排气系统二级消音器改造方案数据分析,图5.3 二级消音器改造后与改进前数据对比图-驾驶位,图5.4 二级消音器改造后与改进前数据对比图-副驾驶后位,数据分析：对于驾驶位置，采用周期阻尼和尾管拉直处理方法后，整体噪声都有不同程度的下降，平均可达3db以上，且削峰效果明显，而在副驾驶后位，在常见的2000 3500rpm上，方案的实施，仍达到了很好的效果，最大减少4dB，且削峰效果很好，声
12、曲线比较平滑，具有良好的声品质。,6、未实施改进措施的有关说明,（1）车门未加阻尼数据说明根据车内噪声路测试验的频谱分析结果，对比白车身前后车门局部模态测试，其前两阶模态频率分别为278Hz和378Hz，不在路测噪声分布的频率范围，故不做处理。,（2）车身前后脚踏地板和后备箱地板未加改进的说明在白车身局部模态测试过程当中，周期条状阻尼结构与原始块状阻尼结构相比，并不能对模态频率下的振动能量起到抑制作用，在某些频率段其能量还有放大的情况，原因是以上几个部位的局部刚度较大,特别是后备箱地板上的瓦楞结构，对加强局部刚度起了很大作用。,7、周期条形阻尼的理论与实验依据,7.1 带隙结构的提出 带隙结构
13、最先出现光学领域 光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构。 由于介电常数存在空间上的周期性，引起空间折射率的周期变化，当介电常数的变化足够大且变化周期与光波长相 当时，光波的色散关系出现带状结构，此即光子能带结构 (Photonic Band structures)。,这些被禁止的频率区间称为“光子频率带隙”(Photonic Band Gap，PBG)，频率落在禁带中的光或电磁波是被严格禁止传播的。我们将具有“光子频率带隙”的周期性介电结构称为光子晶体。 声子晶体是类比于光子晶体提出的一新理论。,声子晶体理论包括布拉格散射机理和局域共振机理。 本方案采用的周期阻尼结构是采用声
14、子晶体的局域共振原理。,7.2 声子晶体的理论基础 （1）弹性动力学基础理论应力与应变关系弹性动力学基本方程弹性波理论 （2）晶格与能带结构理论 晶格理论Bloch定理能带结构定律,图7.1 周期阻尼结构减振降噪物理模型,7.3 周期阻尼结构的应用,图7.2 周期阻尼减振结构数学模型,阻尼材料为粘弹性材料，由于在阻尼片粘贴的区域内阻尼材料的质量与金属薄板的质量相差不大，因此阻尼片的质量不可忽略，所以阻尼片可简化质量、弹簧和阻尼，简化示意图如下：,该结构同样满足欧拉伯努利梁的条件。假设该周期性阻尼薄板结构只做弯曲振动，其弯曲振动的位移即方向的位移为，则其单个周期振动的方程为：,根据材料力学和弹性
15、动力学的相关理论，该周期阻尼结构满足Bloch定律，可以得到：,8、实施改造方案后测试结果与分析,8.1 最终改进方案：顶棚加条形阻尼+后排座位下加条形阻尼+排气系统尾管改直,测试结果如下：,图8.1 最终方案与原始状态对比图-驾驶位,图8.2 最终方案与原始状态对比图-副驾驶后位,8.2 结果分析 （1）改进后压耳膜的声音已经得到了明显改善； （2）驾驶位在2000RPM3000RPM平均声压级降低达到3dB以上，局部降低最大达到5dB左右； （3）副驾驶后位在2000RPM3000RPM平均声压级降低达到3dB以上，局部降低最大也有4dB左右；,9、方案实施与原车成本比较,实施方案：采用周期性阻尼和尾管拉直 顶棚有、无天窗阻尼片使用面积如下表,表9.1 顶棚有、无天窗阻尼片使用面积表,10、最终结论与几点说明,（1）汽车噪声测试应采用线性计权而不宜用A计权的有关说明与理论依据图10.1为A、B、C三种计权网络的衰减曲线。,图10.1 A、B、C计权网络图,（2）其它几点说明 （3）最终结论,
