车身结构的低噪声优化设计研究

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维普资讯http://www.cqvip.com《机械设计与制造》Feb2002No1MachineryDesign＆Manufacture文章缃号：10(11—3997(20(12l01—0050—03车身结构的低噪声优化设计研究★丁渭平(浙江大学，杭州310027)Studyonthelownoiseoptimizationdesignf0tanautomobilebodystructureDINGWei—ping【ZhejiangUnivelsity，Hangzhou310027．China)【摘要】在动态于结构修改方法的基础上，建立了车身结构的低噪声优化设计模型。然后，对某型：国产轿车的车身乘坐室进行低噪声优化设计计算，并在计算结果的指导下进行降噪处理，获得了较为；明显的车内降噪效果．同时也验证了所建立的优化设计模型的正确性和有效性。关键词：车内噪声；动态子结构修改；结构低噪声设计：优化模型[Abstract】Anoptimizationmodelforlow0Pdes~gaofanautomobilebo@true1￡developedhasedonthedynamicsubstructuremodifwationmethod．ThenthedesigncalculationoflownoiseoptimisationforthepassengercompartmentofⅡhomemadesalooncnrpatinpractice,andthecorrespondingnoise—depressingtreatmentguidedthecalculatedresul~．Theofthenoise—depressingtreatmentinthepassengerCotr~parttneatdn，whichvaliatethecorrectaessandefectivenessoftheoptinEzatlondes‘modeldevel-{opedthes口Jtime．；Keywords：Noiseinanautomobilepassengercompartment；Dynamicsubstructuremodification；￡；Lownoisedesignofunautomobilebodystructure；Optimizationmodel；；。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～⋯⋯⋯；中图分类号：TB53文献标识码：A1前言同时也表明，所建立的优化设计模型的确是正确、有效的。某型国产轿车车身乘坐室内前排座位处的噪声十分明显．2动态子结构修改方法特别是20—100Hz的低频噪声，严重影响了司乘人员的乘坐舒考虑如图1(a)所示的车身乘坐室，n为其内部声空间中适性，因此必须对其加抑制。然而，在如此低的额带内，常规的任一区域，、为别为作用于乘坐室壁板结构上区域A，h的吸声、隔声措施几乎无效．而有源消声由于低频扬声器尺寸处的外部载荷。改变乘坐室壁板结构的质量、阻尼、剐度必然会鸯舶限制亦不能很好地工作。为了克服这些困难，一种可行的思对其内部声场产生影响。而对壁板结构的局部修改可等效地路是通过适当修改车身乘坐室的结构参数而选到抑制车内噪看作在其上附加了子结构。具体地，对于图1(a)中所示的车身声的目的。并且．在工程实际中，这种修改一般是有条件的．例乘坐室而言，在其壁板结构区域口上附加了子结构a，如圈1如在实现车内降噪的同时还需要满足轻量化要求、乘用空问要求、空气动力学要求等。也就是说，对车身乘坐室的结构修改实(b)所示。此时，区域B即为子结构与乘坐室壁板结构的对按际上是一个优化设计问题。界面．a对壁板结构的作用即相当于圈1(a)中的，并将壁板研究表明，20～lO0ttz的车内低频噪声主要是由乘坐室壁结构对a的反作用记为。板结构振动产生的声辐射．并且由于乘坐室为典型的弹性薄壁腔体结构，其壁扳振动与车内噪声阃存在着强烈的耦合关系I1】。为了建立车身结构的低噪声优化设计模型，业预确定车内噪声变化量与乘坐室壁板结构修改量之间的定量关系．这实际上就是确定优化设计的目标函数。对此，虽然可以采用经典的灵敏度分析方法来处理，但这要涉及到十分复杂、繁琐的模态分析．并且还_H1能由于模态截断等而带来较为严重的瀑差【2，图1车身乘坐室3]。因此，本文采用了一种更为简捷的方法，即通过l动态子结杓tn)结构修改前1b)结构修改后修改来解决这一问题，从而避免了灵敏度分析方法的上述欣作用于车身壁板结构上的外部载荷激励可表示为点。在此基础上，再弓l^适当的约柬条件(例如轻量化要求等)『厶1即构成了优化设计模型。然后、针对上述的某型国产轿车乘坐j室进行低噪声优化设计，获得较为明显的车内降噪效果。这式中：厶、分别为厶、的频域形式。★来稿臼期：2001—05—19★囤家自然科学基盎赞肪项目(59875069) 维普资讯http://www.cqvip.com《机械设计与制造》Feb：∞：No1MaehlneryDesig~＆Monufactttre在激励下，车内声压P和乘坐室壁板结构位移可分别表示为如下形式一5．t．h(D)=。，u=1，2．⋯，m}Il6，)={)(2)=㈥()sO，=i，2，，Ⅱ其中，、分别为声空间区域。内、外的声压，、分别为壁板结构区域内、外的结构位移。当厶≠0=0时，可将对应的、分别记作尸h．、凰；而当厶=0．≠0时则将对应的尸h、分别记作、。且、儿、、又可以分别表示成如下的形式：Pn^=^Lf4)‰=厶{5)Pn．=Ho．{6)凰=．{7)其中，、、均为传递函数。作用于子结构上的载荷激励即是壁板结构对的反作用，其频域形式为。显然：=一{8)在厶的激励下．在对接界面上的结构位移可表示为：凰★=H{9)式中的为传递函数，而诙式即为子结构的界面运动方程。4某型轿车乘坐室的低噪声优化设计当厶和共同作用时，声空间区域n中的总声压记为卢．壁面区域中的总位移记为。在线性假设的前提下．显然有：PnPn^+(10)XR=xn^+x8(1i)井且存在如下关系：=t(12)式{8)、式(12)实际上就是子结构与车身壁板结构在界面上的对接条件。综合式{4)一式(12)．经过简单的数学变形即得到：P=蜘一Hor+日¨J一^{i3)上式即为在结构载荷激励下，车身乘坐室壁板结构修改后的车内任一区域中的声压计算公式。它亦可表示成如下形式：P=』+△PD(i4)式中△即为因结构修改而带来的区域n中的声压变压化量，可由下式计算：△=一日drH+日d)一^厶【15)式(15)即给出了在结构载荷激励下，车身乘坐室内部声空间任一区域中韵声压变化与其壁板结构修改问的直接定量关系。式{13)、式{15)中的各传递函数可基于有限元法来计算也可通过试验来确定。模型进行求解．计算结果列^3车身结构的低噪声优化设计模型表1中，相应的驾驶员右耳位通过适当调整车身乘坐室壁板结构的质量、阻尼及刚度置处的降噪幅值如图3(B)所可以达到抑制车内噪声的目的。并且．在工程实际中这种调整示。可见，对于作为关键板块的还必须满足一定的限制条件。例如，一般不允许因车内降噪处右前车顶而言，当弓【^的子结理而引^过多的附加重量等。可见，车身结构的低噪声设计是构质量与左后车顶引^的子结构质量几乎相同时，却可获图：乘坐室壁板结梅板块戈盼一个优化设计问题，其优化模型的一般形式为 维普资讯http://www.cqvip.com52一#机械设计与制造》Feb2002NoIMaclfiner；,"Des＆MauJate：~iiIgt号：1001—3997f2002)01—0052—03可控硅单相全波反并联可逆整流电路在半导体恒温装置中的应用许庚山(沈阳航空工业学院，沈阳￡[00341羊J—咒。^—J一冀也。翼Jje—J—卫‘r。—梵—Jt—％I【摘要】半导体恒温无噪声，体积小，寿命长，但它需要低电压大电流的直流电源，且要求电流方向《可以自由改变。这里介绍了一种实际半导体恒温装置的可逆直流电。该电称采用新颖的反并联可控硅I整流电路，通过适"3-安排触发脉冲的触发顺序，达到可逆整流目的。实践证明，简单实用可靠。关键词：可控硅；整流；半导体；恒温【Abstract]Theseunitsrequire。Dcpowersupplywithlow—voltⅡgedhigh—c￡wrentnthatthdirectionofcurrentcanbechanged(expectedwheninf，althoughtheyaregenerallyfeaturingnon一砒，5mo血。“。fo，船一一ldzntroductioJofⅡP阳ctica2，rewersiblelDCpowerupptyineonztanz—temprature“nitsadoptingemiconductor(matr2)Inthispowrtpply,c卸scR例船—P咖d嘶d．口d5quenceoftnggepalsappropriⅡz口djustedlre~rseawdreetthecu4"rer~．hisprovedthatthiskindofpowersupplysimple，practicalandreliable．Keywords：SCR；Rectification；Semiconductor；Constant—temperature中图分类号：TN342文献标识码：A半导体致冷是用建立在帕尔帖效应基础上的半导体电以目前已在工业、医学和民用领域得到一定应用。其实．半导体堆”来实现的。这种器件一出现，就被国外用在雷达接收机的参电堆是可逆器件，即只要改变通过它直流电流的方向，其玲热量放大器恒温致冷上．以便稳定参量放大器的增益．并适当降端就可自动互换功能．困此完全可用在恒温装置中，不一定低噪声温度。由于半导体致冷电堆体积小、元噪音并寿命长，所非得用于致冷。显然，电堆可用于环境温差变化裉大条件下的★来稿日期：2001—0725恒温装置中。然而，半导体电堆是低压大电流的电阻性器件，限得相对较大的降噪量这就明子结构位置选择的恰当与否对降部修改量之间的函数关系表达式，并由此确定了车身结构低噪噪效果至关重要。块优化设计的目标函数。然后，引人相应的约柬条件，建立了车表l优化模型求解结果身结构的低噪声优化设计模型；孽蕾盘洼：袁中长度单位mm，质量单位k对表1中关于右前车顶的计算结果加以圆整(四舍五人到个位)，再按圆整后的值制作出相应厚度的200x200见方的钢圈3驾驶员右耳位置处的降噪幅值制贴片，按图2中的编号用环氧树脂牯贴在对应位置处(牯贴时(a针对不同扳块的计算值Ib惭对右前车顶的测量值与计算值对帖片进行适当修磨l。在粘贴前后各测得一次驾驶员右耳位(2)采用所建立的模型对某型国产轿车的车身乘坐室进行置处的声压幅值，后者减去前者即得到降噪幅值的测量值，如图低噪声优化设计，获得了较为明显的车内降噪效果，同时也说3(b)所示。在图3(b)中迁绐出了降噪幅值的计算值，它实际上明了降噪处理位置选择的恰当与否对降噪效果至关重要；就是图3(a)中相应于右前车顶的计算曲线。可见，在粘贴贴片f3)对某型国产轿车的成功降噪说明了所建立的低噪声优后的确获得了一定的车内辟噪量，并且降噪幅值的计算值与测化设计模型的确是正确和有效的量值随频率变化的趋势基本一致，从而说明本文方法的确是可参考文献行的其阃的误差主要是由于贴片不连续以及对其厚度的圆整I周传荣机械振动参数识¨盈其砬用北京：科学出版社，1989所造成的。2傅志方振动摸态分析与参数辩识北京：机械工业出版社，19905结论3PJGvande．rLinden,PhVaret．Experimentaldeterminationof(1)采用动态子结构修改法，通过对传递函数的合成分析，lowfrequencynoisecontrbutionsofinteriorvehiclebodypanelsin推导出了车身乘坐室内噪声声压变化量与乘坐室壁板结构局nonltaloperaton．SAE960194．