聲學研究：基于SEA模型的整車聲學包優化
汽車 NVH 問題是各大汽車公司關注的重點。對于低頻噪聲分析 ， 廣泛采用有限元分析方法，但在中高頻段存在大量局部密集模态。
結構響應對邊界條件、材料參數實體特性中的不确定性極為敏感，同時振動分析中包含大量的高階模态，模态重合率增大，計算精度不準确 。是以常采用統計能量分析方法進行中高頻噪聲分析。
目前，國内外學者圍繞整車聲學包做了許多的仿真分析研究，并取得了豐富成果。采用聲學包的隔聲量測試驗證了整車SEA模型的準确性，并基于該模型研究了聲學包設計優化對隔聲量、吸聲系數和車内總聲壓級的影響。
基于統計能量方法研究了不同内飾件聲學材料的吸聲性能，并開發了一種自動化優化程式。采用吸隔聲測試的方法對整車SEA模型的前圍子系統進行分區域聲學包優化，并提出了一種平衡吸聲和隔聲性能的方法。
根據燃料電池車的特點建立了其對應SEA模型，并對比路徑噪聲衰減量驗證模型的精度 （精度在±3 dB以内），基于此模型對側窗玻璃、車身吸隔聲材料進行了輕量化研究。
在前處理軟體Hypermesh中将某SUV車型有限元模型進行數模處理，如圖 1所示。删除無關钣金和部件，将有限元模型分解為白車身、四門兩蓋，同時分離出防火牆和地闆有限元子系統。
将整車有限元模型導入至 VA One 軟體中，根據車身結構劃分 SEA 子系統，需滿足模态數原則，
主要子系統包括防火牆、地闆、頂棚、側圍、發動機艙蓋、翼子闆、前門、後門、尾門以及前擋風玻璃等。
其中發動機艙蓋、翼子闆、前門外闆、後門外闆、尾門外闆以及頂棚等采用單曲率闆模拟，其他子系統采用平闆模拟，如圖 2 所示，共包含 392個平闆子系統和38個單曲率闆子系統。
完成車身模組化後需要進行聲學包模組化，關鍵聲學包有前圍内隔音墊、前圍外隔熱墊、地毯、頂棚、發動機艙蓋隔熱墊、備胎蓋闆以及内飾闆上的雙組份吸音棉等，首先需要測試得到聲學包材料的九大參數。
主要是密度、流阻、孔隙率、曲折因子、黏特性長度、熱特性長度、阻尼損耗因子、楊氏模量、泊松比，然後根據不同聲學包的厚度分布情況建立聲學包，并再加載在各個對應的子系統。
隔聲測試采用聲強法，将測試钣金件通過工裝安裝在混響室與全消室相通的視窗上，钣金件上的過孔全部密封，同時钣金件四周與視窗采用隔聲材料封堵，保證聲音不會從視窗縫隙洩漏。
試驗時，在混響室側，利用球聲源産生白噪聲激勵，通過麥克風測量混響室内的平均聲壓級；在全消室側，利用聲強探頭掃描樣件表面的聲強值，重複多次測量并求得平均聲強級，根據混響室中的聲壓級和全消室中的聲強級即可求得钣金件隔聲量。
測試過程中，前圍内隔音墊和地毯均安裝在钣金上一同測試，前圍和地闆的隔聲測試如圖6所示，前圍和地闆測試得到的隔聲量資料通過面連接配接的方式加載在整車SEA模型的前圍和地闆子系統上。
聲載荷測試的主要目的是進行SEA模型的調校和作為仿真工況載荷資料的輸入，測試分為理想載
荷工況測試和發動機載荷工況測試。
理想工況測試即 PBNR 測試，需要在半消室中進行，在主駕駛座、副駕駛座、二排左側座位和二排右側座位放置中高頻聲源，并分别在發動機、輪胎和排氣管口布置麥克風，圖 7為輪胎位置麥克風的布置。測試時保證車輛處于靜置狀态，車内聲源發出寬頻白噪聲，車外麥克風測量聲壓級響應。
發動機載荷工況測試即SPL測試，需要在帶轉毂的半消室中進行。在發動機和車身外表面包括發動機艙蓋、前擋風玻璃、車門、地闆、頂棚、輪胎等 17 個位置布置麥克風。
每個測試面需要平均布置 3 個麥克風，同時車内主駕駛員、副駕駛座乘員、二排左側乘員和二排右側乘員的外耳位置均需布置麥克風。
圖 8為車身外表面的麥克風布置，測試工況按照 1擋 2 500 r/min、3擋 5 600 r/min、D 擋60 km/h、D 擋 80 km/h、D 擋 100 km/h 進行，得到車外和車内的聲壓級響應。
本文以某 SUV 車型為研究對象，基于統計能量分析方法建立了整車模型，采用 SPL和 PBNR測試進行調校對标，并通過前圍和地闆聲學包優化降低路徑隔聲量，基于上述分析得到以下結論：
（1） SEA整車模組化方法是一種有效的進行整車聲學包開發的方法，通過 PBNR和 SPL調校對标使整車模型精度得到較大提升。
（2） 前圍和地闆聲學包是整車聲學包的關鍵薄弱環節，對關鍵子系統進行隔聲性能優化，很好地提升了整車降噪水準，并達到了目标車水準。
（3） 建立了一套多路徑、多工況、高精度的整車聲學包優化方法，滿足了工程實際對高性能和輕量化的要求，對整車聲學包優化設計提供了很好的指導作用。
