粘弹性约束阻尼结构拓扑优化及其在车身中的应用

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1、学校代号10532学号S1502W0257分类号U463密级公开工程硕士学位论文粘弹性约束阻尼结构拓扑优化及其在车身中的应用学位申请人姓名王鑫培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称成艾国教授高晖高级工程师学科专业车辆工程研究方向汽车结构轻量化设计论文提交日期2018年04月20日学校代号：10532学号：S1502W0257密级：公开湖南大学硕士学位论文粘弹性约束阻尼结构拓扑优化及其在车身中的应用学位申请人姓名：王鑫导师姓名及职称：成艾国教授高晖高级工程师培养单位：机械与运载工程学院专业名称：车辆工程论文提交

2、日期：2018年04月20日论文答辩日期：2018年05月20日答辩委员会主席：冯凯教授TopologicaloptimizationofviscoelasticconstraineddampingstructureandtheapplicationinthecarbodybyWANGXinB.E.（Chang’anUniversity）2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineer

3、inginVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorChengAiguoSeniorEngineerGaoHuiMay,2018粘弹性约束阻尼结构拓扑优化及其在车身中的应用摘要汽车NVH性能不仅关系着乘员的乘坐舒适性，也决定着汽车品牌在市场上的影响力；随着汽车轻量化目标的日益攀升，如何在提升车辆减振降噪能力的同时把轻量化设计纳入研究范畴已成为汽车设计的重要课题。对车身薄壁板件进行阻尼处理可以有效改善车内噪声水

4、平，粘弹性阻尼材料目前已在车身上广泛应用。关于粘弹性材料的动态力学性能以及阻尼结构减振方面的研究较多，但约束阻尼结构及其在车身中的相关应用还有几点值得研究：考虑粘弹性材料温频特性的约束阻尼结构有限元建模；基于阻尼材料温频特性的约束阻尼结构拓扑优化；粘弹性材料在车身结构中的应用及相关结构轻量化设计等。本文以约束阻尼结构为研究对象，主要研究内容有：基于粘弹性材料的力学特性，对粘弹性材料试样件的阻尼特性进行测试，根据测试结果，绘制相关材料特性曲线，并通过参数拟合推导建立相关数学模型；基于上述数学模型，利用模态应变能法

5、及集成软件Isight建立约束阻尼结构的建模流程，并对比分析粘弹性材料常数模型以及变量模型下的约束阻尼结构的频率响应函数；而后，利用双向渐进结构优化算法实现对约束阻尼结构的拓扑优化研究，研究表明：粘弹性材料的温频特性会影响约束阻尼结构的精准化建模，对阻尼材料进行布局优化研究能够有效提升阻尼材料的使用率。建立某车型的声固耦合有限元模型，通过分析声压频率响应发现发动机右悬Z方向白噪声激励在101Hz下驾驶员右耳处声压较高。通过对车身板件贡献度分析，确定对前围板进行阻尼处理。通过对比分析，该措施能够改善车内噪声情况。

6、建立约束阻尼结构中阻尼材料及对应约束层材料布局优化的数学模型，采用双向渐进结构优化方法法，求解得到阻尼材料及对应约束层材料的材料布局，上述工况下，在阻尼材料用量减少40%的情况下，驾驶员右耳处声压峰值与阻尼材料全布局时比较相差较小。本文以约束阻尼结构为研究对象，基于粘弹性材料的温频特性完成对约束阻尼结构的有限元仿真以及结构拓扑优化，并通过在车身中对约束阻尼结构的拓扑优化，在保证车身NVH性能的前提下，提高阻尼材料的使用率。关键词：粘弹性材料；约束阻尼结构；双向渐进结构优化；车内噪声；壁板贡献II硕士学位论文Ab

7、stractThevehicleNVHperformancecannotonlyinfluencetheridecomfort,butalsoisthedecisivefactoroftheautomobilebrandinthemarket;astheautomotivelightweighttargetrising,howtotakeintoaccountthelightweightdesignwhenimprovingthevehicledampingandnoisereductionhasbecomea

8、nimportanttopicinautomobiledesign.Thedampingtreatmentofthethin-walledbodypanelscaneffectivelyimprovevehicleinteriornoise.Theviscoelasticdampingmaterialiscurrentlywidelyusedonthebody.Therearemany