声学包设计与优化-综合

杨勇大友科技北京总部材料、设计及优化车辆声学包开发技术3copyrightT&STechnology-2012Part1声学包开发的意义Part2声学包开发的内容Part3声学材料性能测试方法Part4声学包开发CAE方法Part5应用开发实例报告内容4copyrightT&STechnology-2012声学包开发的意义Part15copyrightT&STechnology-2012声学包开发的意义路面/底盘噪声源动力传动系噪声源Structure-borneNoiseAirborneNoise传动系统通过车身/底盘的传播路面/底盘通过车身的传播Windnoise6copyrightT&STechnology-2012声学包开发的意义路面/底盘噪声源动力传动系噪声源Structure-borneNoiseAirborneNoise传动系统通过车身/底盘的传播路面/底盘通过车身的传播Windnoise声学包解决方案7copyrightT&STechnology-2012声学包开发的意义NoisePerformanceCostWeightSpaceAbalancedSolution8copyrightT&STechnology-2012声学包开发的内容Part29copyrightT&STechnology-2012整车NVH开发流指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校10copyrightT&STechnology-2012声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包指标设定及分解•地板/车门等TL–地毯传递损失–中控台传递损失–…•发动机舱/乘客舱吸声系数–舱盖吸声性能–顶衬吸声性能–门吸声性能–…声学包设计及验证•整车声学包模型–FEM/CAD–BOM/材料参数•声学包模型验证–现场TL测试–Idealload测试–RealLoad测试•声学包设计开发–满足目标性能的声学包开发声学包调校及优化•密封性能检测•NPA分析•声学包优化–声学性能–成本/重量/尺寸–材料类型/厚度声学包对标测试•材料性能对标–吸声材料性能–隔声材料性能•子系统性能对标–面板子系统–座椅等子系统•整车性能对标–语音清晰度–面板贡献量11copyrightT&STechnology-2012声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包对标测试•材料性能对标–吸声材料性能–隔声材料性能•子系统性能对标–面板子系统–座椅等子系统•整车性能对标–语音清晰度–面板贡献量12copyrightT&STechnology-2012吸声系数测试–法向入射吸声系数–无规入射吸声系数传递损失测试–驻波管法–试验室法阻尼材料测试–Oberst方法–SAE方法材料性能测试13copyrightT&STechnology-2012传递损失测试–标准混响室/全消声室测试–混响室/混响室测试–现场传递损失测试–传递损失仿真（VAOne）子系统吸声量测试–标准混响室–ABSCabin子系统性能测试14copyrightT&STechnology-2012声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包指标设定及分解•地板/车门等TL–地毯传递损失–中控台传递损失–…•发动机舱/乘客舱吸声系数–舱盖吸声性能–顶衬吸声性能–门吸声性能–…15copyrightT&STechnology-20122020/3/22声学包指标设定与分解16copyrightT&STechnology-2012声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包设计及验证•整车声学包模型–FEM/CAD–BOM/材料参数•声学包模型验证–现场TL测试–Idealload测试–RealLoad测试•声学包设计开发–满足目标性能的声学包开发17copyrightT&STechnology-2012整车声学包设计18copyrightT&STechnology-2012SEA模版模型–CAD/FE输入材料数据库–各向同性材料：密度，弹性模量，泊松比，阻尼损耗因子–各向异性材料：密度，弹性模量，泊松比，阻尼损耗因子–多孔吸声材料：吸声系数/表面阻抗，孔隙率，流阻、弯曲率，温度特征长度，粘滞特征长度–阻尼材料：密度，阻尼损耗因子，弹性模量，泊松比–质量材料：面密度orILorTL激励谱库–不同工况下各面板声激励声学包模型开发19copyrightT&STechnology-2012理想载荷及工作载荷作用下的整车测试–载荷谱及车内声场响应测试子系统（如火墙、地板等）特性的测试–传递损失测试整车声学包模型验证20copyrightT&STechnology-2012整车状态下的NPA分析，明确关键传递路径整车NPA诊断21copyrightT&STechnology-2012声学包设计与验证22copyrightT&STechnology-2012地板、火墙等板件传递损失优化密封、填充等传递损失优化部件子系统优化23copyrightT&STechnology-2012发动机舱、顶衬、后备箱等吸声性能设计部件子系统优化Absorption,Sabine/m^2Frequency(Hz)HeadlinerTrimAbsorptionNHeadliner_WithFelt_v3NHeadliner_WithFelt_v2NHeadliner_WithFelt_Baseline24copyrightT&STechnology-2012声学包开发流程指标设定/分解标杆研究NVHCAE/DVP验证样车调校声学包调校及优化•密封性能检测•NPA分析•声学包优化–声学性能–成本/重量/尺寸–材料类型/厚度25copyrightT&STechnology-2012密封性检测–盐雾法–超声波法声学包优化–NPA分析–优化目标：声学性能–优化约束：成本/重量/尺寸–优化变量：材料类型/厚度整车声学包调校26copyrightT&STechnology-2012总结整车NVH开发流程中的声学包开发工作包括：–对标测试：吸声、隔声、阻尼，质量、密度，空间分布、贡献量，声源级等等，关键制定合理的测试方案–指标分解：–CAE分析：SEA模型、材料物性参数测试、声源特性参数、NPA、制定优化方案–实车调教：实车NVH测试、检漏测试、部件子系统优化等27copyrightT&STechnology-2012声学包材料特性及测试方法Part3声学材料分类29copyrightT&STechnology-2012吸声材料物理特性隔声材料物理特性阻尼材料物理特性T&S解决方案本节内容30copyrightT&STechnology-2012吸声材料物理特性31copyrightT&STechnology-2012多孔吸声材料吸声材料：具有大量的内外联通的微小孔隙和孔洞吸声机理–黏滞性和内摩擦效应–热传导效应吸声性能评价指标–法向入射吸声系数–混响室内测试吸声系数32copyrightT&STechnology-2012混响室法：ISO354/GBT20247/ASTMC423《声学混响室吸声测量》，测量结果为无规入射吸声系数驻波管法：ISO10532/ASTME-1050/ASTMC384，测量结果为法相入射吸声系数吸声系数测试方法和标准33copyrightT&STechnology-2012ISO354/ASTMC423要求样本太大，由SAE声学材料委员会主持研究标准的小样本混响室测试相当于ISO354/ASTMC423混响室体积的1/10（甚至更小），每个混响箱须利用标准混响室进行标定利用脉冲响应法及施罗德原理α混响箱34copyrightT&STechnology-2012声学材料性能本构方程–Johnson-Champoux-Allard开发5参数方程•airflowresistivityσ,openporosityφ,tortuosityα∞•viscouscharacteristiclengthΛ,thermalcharacteristiclengthΛ′预测方法35copyrightT&STechnology-2012Flowresistivity：流阻，气流流过结构的阻力，定义为其中Δp为气流流过材料的压力损失Vairflow为气体流量，d为材料厚度测试标准：EN29053std(ISOEuropeanstd)几何物理参数36copyrightT&STechnology-2012OpenPorosity：开孔孔隙率，材料内部流体体积与材料总体积的比值定义：闭孔孔隙率为零几何物理参数37copyrightT&STechnology-2012开孔孔隙率测试（NoStd）–利用理想气体恒温压缩（玻意耳定律）几何物理参数测试38copyrightT&STechnology-2012Tortuosity：弯曲率，无量纲量，描述流体流过材料路径的弯曲程度定义：其中，v为流体流速，V为均一体积测试方法（NoStd）：电学方法几何物理参数39copyrightT&STechnology-2012Viscouscharacteristiclengths：粘滞特征长度–描述材料及内部流体相互作用的粘性力，定义：Thermalcharacteristiclengths：温度特征长度–描述材料及内部流体之间的温度交换，定义：–其中，v为流体流速，V为内部流体体积，S为内部孔隙与材料间的接触面积几何物理参数40copyrightT&STechnology-2012Inversemethod：遗传算法，最小价值函数解几何物理参数测试41copyrightT&STechnology-2012analyticalinversionmethod几何参数测试43copyrightT&STechnology-2012材料拓扑分类–RigidFrame：结构远远强于内部气体，如聚合物纤维、穿孔板等–Limp：材料密度与内部气体密度相当，结构非自支撑，多是纤维类–Elasticframe：结构与内部流体相互作用，如岩棉多孔吸声材料分类聚合物纤维：RigidFrame软玻璃纤维：Limp岩棉：Elasticframe44copyrightT&STechnology-2012Poros-Elastic：需要知道力学参数–杨氏模量（体积模量）–泊松比–内损耗因子力学性能参数45copyrightT&STechnology-2012准静态测试方法(NoStd)–机械阻抗和侧向变形力学性能测试46copyrightT&STechnology-2012准静态方法–有限元静力学仿真：任意确定一个弹性模量和损耗因子，选择不同的泊松比计算，可以获得T随泊松比变化的函数–利用试验测试获得的T和仿真的结果可以得到材料的泊松比力学性能测试47copyrightT&STechnology-2012准静态方法–有限元静力学仿真：确定泊松比，变化不同的弹性模量可以获得压缩刚度K随杨氏模量变化的函数–利用试验测试的K和仿真的结果可以得到材料的杨氏模量力学性能测试48copyrightT&STechnology-2012隔声材料物理特性49copyrightT&STechnology-2012声障：隔断噪声从一个空间向其临近空间的传播–反射能力强，吸声性能差–材料密实，透射声能小STL：传递损失隔声材料（声障）材料表面入射声能量材料表面透射声能量1log1010STL50copyrightT&STechnology-2012隔声原理：质量定律其中f为频率，w为面密度–双墙结构：同质量的双层墙比单层墙隔声量大5-10dB–柔性材料：防止材料与结构共振–非开孔材料–大质量47log2010fwSTL隔声材料（声障）51copyrightT&STechnology-2012典型声障材料–Thermoplasticbarrierswithfillers(hig