声学研究：基于SEA模型的整车声学包优化
汽车 NVH 问题是各大汽车公司关注的重点。对于低频噪声分析 ， 广泛采用有限元分析方法，但在中高频段存在大量局部密集模态。
结构响应对边界条件、材料参数物理特性中的不确定性极为敏感，同时振动分析中包含大量的高阶模态，模态重合率增大，计算精度不准确 。因此常采用统计能量分析方法进行中高频噪声分析。
目前，国内外学者围绕整车声学包做了许多的仿真分析研究，并取得了丰富成果。采用声学包的隔声量测试验证了整车SEA模型的准确性，并基于该模型研究了声学包设计优化对隔声量、吸声系数和车内总声压级的影响。
基于统计能量方法研究了不同内饰件声学材料的吸声性能，并开发了一种自动化优化程序。采用吸隔声测试的方法对整车SEA模型的前围子系统进行分区域声学包优化，并提出了一种平衡吸声和隔声性能的方法。
根据燃料电池车的特点建立了其对应SEA模型，并对比路径噪声衰减量验证模型的精度 （精度在±3 dB以内），基于此模型对侧窗玻璃、车身吸隔声材料进行了轻量化研究。
在前处理软件Hypermesh中将某SUV车型有限元模型进行数模处理，如图 1所示。删除无关钣金和部件，将有限元模型分解为白车身、四门两盖，同时分离出防火墙和地板有限元子系统。
将整车有限元模型导入至 VA One 软件中，根据车身结构划分 SEA 子系统，需满足模态数原则，
主要子系统包括防火墙、地板、顶棚、侧围、发动机舱盖、翼子板、前门、后门、尾门以及前挡风玻璃等。
其中发动机舱盖、翼子板、前门外板、后门外板、尾门外板以及顶棚等采用单曲率板模拟，其他子系统采用平板模拟，如图 2 所示，共包含 392个平板子系统和38个单曲率板子系统。
完成车身建模后需要进行声学包建模，关键声学包有前围内隔音垫、前围外隔热垫、地毯、顶棚、发动机舱盖隔热垫、备胎盖板以及内饰板上的双组份吸音棉等，首先需要测试得到声学包材料的九大参数。
主要是密度、流阻、孔隙率、曲折因子、黏特性长度、热特性长度、阻尼损耗因子、杨氏模量、泊松比，然后根据不同声学包的厚度分布情况建立声学包，并再加载在各个对应的子系统。
隔声测试采用声强法，将测试钣金件通过工装安装在混响室与全消室相通的窗口上，钣金件上的过孔全部密封，同时钣金件四周与窗口采用隔声材料封堵，保证声音不会从窗口缝隙泄漏。
试验时，在混响室侧，利用球声源产生白噪声激励，通过麦克风测量混响室内的平均声压级；在全消室侧，利用声强探头扫描样件表面的声强值，重复多次测量并求得平均声强级，根据混响室中的声压级和全消室中的声强级即可求得钣金件隔声量。
测试过程中，前围内隔音垫和地毯均安装在钣金上一同测试，前围和地板的隔声测试如图6所示，前围和地板测试得到的隔声量数据通过面连接的方式加载在整车SEA模型的前围和地板子系统上。
声载荷测试的主要目的是进行SEA模型的调校和作为仿真工况载荷数据的输入，测试分为理想载
荷工况测试和发动机载荷工况测试。
理想工况测试即 PBNR 测试，需要在半消室中进行，在主驾驶座、副驾驶座、二排左侧座位和二排右侧座位放置中高频声源，并分别在发动机、轮胎和排气管口布置麦克风，图 7为轮胎位置麦克风的布置。测试时保证车辆处于静置状态，车内声源发出宽频白噪声，车外麦克风测量声压级响应。
发动机载荷工况测试即SPL测试，需要在带转毂的半消室中进行。在发动机和车身外表面包括发动机舱盖、前挡风玻璃、车门、地板、顶棚、轮胎等 17 个位置布置麦克风。
每个测试面需要平均布置 3 个麦克风，同时车内主驾驶员、副驾驶座乘员、二排左侧乘员和二排右侧乘员的外耳位置均需布置麦克风。
图 8为车身外表面的麦克风布置，测试工况按照 1挡 2 500 r/min、3挡 5 600 r/min、D 挡60 km/h、D 挡 80 km/h、D 挡 100 km/h 进行，得到车外和车内的声压级响应。
本文以某 SUV 车型为研究对象，基于统计能量分析方法建立了整车模型，采用 SPL和 PBNR测试进行调校对标，并通过前围和地板声学包优化降低路径隔声量，基于上述分析得到以下结论：
（1） SEA整车建模方法是一种有效的进行整车声学包开发的方法，通过 PBNR和 SPL调校对标使整车模型精度得到较大提升。
（2） 前围和地板声学包是整车声学包的关键薄弱环节，对关键子系统进行隔声性能优化，很好地提升了整车降噪水平，并达到了目标车水准。
（3） 建立了一套多路径、多工况、高精度的整车声学包优化方法，满足了工程实际对高性能和轻量化的要求，对整车声学包优化设计提供了很好的指导作用。
