一种计算装有密封条的车门子系统传递损失的方法与流程

本申请涉及密封部件的声学计算领域，尤其涉及一种计算装有密封条的车门子系统传递损失的技术。

背景技术：

车外噪声源可以从诸多途径传到车内，比如说地板、车门等。一方面可以从噪声产生机理出发采取改变物体结构、形状等方法来减小噪声源的大小，但这通常导致费用昂贵、设计周期长及后期物体成型后改进困难等后果。另一方面，可以在声传递路径上设计声学包装材料和密封件，因其具有成本低、容易实现等优点而在汽车上得到大量运用。对于密封件，其声学性能对车门系统的传递损失甚至车内中高频段噪声声压级都有很大的影响。为此，通常需要在车门、车窗等需要密封的地方设计一道、两道甚至几道密封条以获取较好的密封效果。

技术实现要素：

本申请的一个目的是提供一种计算装有密封条的车门子系统传递损失的方法，以快速准确地获取密封条中高频段传递损失，指导密封条的设计。

为实现上述目的，本申请提供了一种计算装有密封条的车门子系统传递损失的方法，其中，该方法包括：

a基于第一工程软件建立密封条和声腔的有限元模型；

b设置密封条和声腔的材料属性、边界条件，并进行模态分析；

c建立密封条的FE-SEA混合模型并计算其传递损失；

d建立车门SEA模型，分析密封条声学性能对车门传递损失的影响。

进一步地，所述密封条和声腔的有限元模型包括以下至少任一项：

只安装第一道密封条和声腔的有限元模型；

只安装第二道密封条和声腔的有限元模型；

同时安装第一道密封条、第二道密封条和声腔的有限元模型。

进一步地，所述步骤a包括：

将密封条的几何模型导入到第一工程软件中，做几何清理，设置密封条的单元尺寸，并得到密封条的四面体体网格。

进一步地，所述步骤b包括：

设置密封条的密度、杨氏模量、泊松比及阻尼损耗因子，设置边界条件为简支边界条件，选用特征值方法在所述第一工程软件中计算模型在预定频率范围内的模态，设置输出结果文件格式为op2.，建立模态分析的任务并提交模态分析计算。

进一步地，所述步骤c包括：

c1从所述第一工程软件中导出bdf格式的密封条有限元模型；

c2打开第二工程软件，设置单位为mm-Mg-sec，选择导入所述bdf格式的密封条有限元模型；

c3在密封条的声源侧和接收侧分别创建有限元面,并分别建立两个半无限流体，将半无限流体和对应的有限元面进行连接；

c4在声源侧的有限元面上添加预定值的扩散声场作为激励，导入所述步骤b中计算得到的op2.结果文件，设置计算频率区间为预定频率范围，设置等带宽，并计算模型；

c5选取预定值的扩散声场激励，再选择接收侧的半无限流体，选择计算混合传递损失，得到密封条的传递损失变化曲线。

进一步地，所述步骤d包括：

d1打开所述第二工程软件，设置单位为mm-Mg-sec，选择导入车门bdf格式的有限元模型；

d2利用有限元节点建立车门外板、车门内板以及车门侧板的SEA板，分别设置其厚度，并验证每个SEA板频带内的模态数均大于3；

d3在车门的周围建立长度和宽度与密封条压缩后相等的密封条SEA板；

d4在车内内板上添加声学包，设置其属性和塑料的属性一致，并设置其密度及厚度；

d5在车门内外板两侧分别建立两个预定体积的声腔，并在车门内由封闭的SEA板自动创建一个声腔；

d6选取自动建立声腔和SEA板之间的连接命令，并在密封条所在位置的面连接添加由所述步骤c5获取的密封条传递损失；

d7在车门外板一侧的声腔施加预定值的约束声压，设置计算的频率范围为预定频率范围,并提交计算获得结果。

与现有技术相比，本申请首先基于第一工程软件建立密封条和声腔的有限元模型，设置密封条和声腔的材料属性、边界条件，并进行模态分析，接着建立密封条的FE-SEA混合模型并计算其传递损失，随后建立车门SEA模型，分析密封条声学性能对车门传递损失的影响，从而快速准确地获取密封条中高频段传递损失。进一步地，本申请通过对比分析第一道密封条、第二道密封条及同时安装两道密封条的传递损失，考虑三种不同情况下密封条的声学性能对车门传递损失的影响，以指导密封条的设计。此外，本申请结合了FE和SEA的优点，能够快速准确地计算出密封条的传递损失，从而可以很方便的对比不同位置及不同形状的密封条声学性能，根据此计算结果代入到车门子系统中可以直观方便地看出不同密封条对车门传递损失的影响。该方法操作简单，实现容易，计算速度较快，计算结果准确，工程实用价值高。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本申请的一种计算密封条传递损失的方法流程图；

图2示出根据本申请一个实施例的密封条安装示意图；

图3示出根据本申请一个实施例的只安装第一道密封条的FE-SEA模型的示意图；

图4示出根据本申请一个实施例的只安装第二道密封条的FE-SEA模型的示意图；

图5示出根据本申请一个实施例的同时安装两道密封条的FE-SEA模型的示意图；

图6示出根据本申请一个实施例的三种不同情况下的密封条传递损失结果示意图；

图7示出根据本申请一个实施例的车门SEA模型示意图；

图8示出根据本申请一个实施例的车门密封条SEA模型示意图；

图9示出根据本申请一个实施例的计算车门传递损失示意图；

图10示出根据本申请一个实施例的三种不同情况下的车门传递损失结果示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

图1示出根据本申请的一种计算密封条传递损失的方法流程图。

该方法包括步骤S11、步骤S12、步骤S13和步骤S14。具体地，在步骤S11中，基于第一工程软件建立密封条和声腔的有限元模型；在步骤S12中，设置密封条和声腔的材料属性、边界条件，并进行模态分析；在步骤S13中，建立密封条的FE-SEA混合模型并计算其传递损失；在步骤S14中，建立车门SEA模型，分析密封条声学性能对车门传递损失的影响。

下面结合具体的实施例，对本申请作进一步详细描述。

在本实施例中，为了准确计算出密封条中高频段传递损失，采用有限元(Finite Element Method，FEM)与统计能量(Statistical Energy Analysis，SEA)混合方法，对比不同形状及不同位置的密封条对其声学性能的影响。FE-SEA混合方法结合了有限元和统计能量分析方法的优点，避免了有限元计算高频段时计算量急剧增大和统计能量在中低频段计算结果不准确的缺点，能够分析多道密封条及密封条和声腔耦合情况下的传递损失。所述计算密封条传递损失的频率范围为100～4000Hz。

首先，在步骤S11中，基于第一工程软件建立密封条和声腔的有限元模型。例如，可以用Hypermesh软件(即第一工程软件)划分密封条和声腔网格，建立密封条和声腔的有限元模型。

在此，所述Hypermesh软件是美国Altair公司的产品，是一款CAE(Computer Aided Engineering，计算机辅助工程)应用软件包，具有强大的有限元网格划分前处理功能。同时Optistruct模块具有求解分析的功能，能够计算模态。

当然，本领域技术人员应能理解上述Hypermesh软件和Optistruct求解器仅为举例，其他现有的或今后可能出现的工程软件如可适用于本申请，也应包含在本申请保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

优选地，所述密封条和声腔的有限元模型包括以下至少任一项：只安装第一道密封条和声腔的有限元模型；只安装第二道密封条和声腔的有限元模型；同时安装第一道密封条、第二道密封条和声腔的有限元模型。

具体地，所述步骤S11可以包括：

对于只安装第一道密封条、只安装第二道密封条、同时安装两道密封条的情况，打开Hypermesh软件，切换为OptiStruct模块，将密封条的几何模型导入到Hypermesh中，做几何清理，设置密封条的单元尺寸为0.0005m，用Hypermesh里面的mesh功能得到密封条的四面体体网格；密封条的安装示意图如图2所示。

然后，在步骤S12中，设置密封条和声腔的材料属性、边界条件，并进行模态分析。

具体地，所述步骤S12可以包括：

在Optistruct模块中设置密封条的密度ρ＝370kg/m³，杨氏模量E＝2.3MPa，泊松比υ＝0.4，阻尼损耗因子η＝0.1；设置边界条件为简支边界条件，选用特征值方法在Hypermesh/Optistruct模块里计算模型在100～4000Hz内的模态，设置输出结果文件格式为op2.，建立模态分析的任务并提交模态分析计算。

对于只安装第一道密封条、只安装第二道密封条和同时安装两道密封条的情况，均按照上述过程进行操作。

接下来，在步骤S13中，建立密封条的FE-SEA混合模型并分别计算其传递损失。

具体地，所述步骤S13可以包括：

步骤c1，将Hypermesh切换为Nastran模块，然后导出bdf格式的密封条有限元模型。

步骤c2，打开VA One软件(即第二工程软件)，设置单位为mm-Mg-sec，选择import导入所述步骤c1中的bdf格式的密封条有限元模型。

步骤c3，在密封条的声源侧和接收侧分别创建有限元面(FE Faces),并分别建立两个半无限流体，将半无限流体和对应的有限元面进行连接。

步骤c4，在声源侧的有限元面上添加1Pa的扩散声场作为激励，导入所述步骤S12中计算得到的op2.结果文件，设置计算频率区间为100Hz～4000Hz，设置等带宽为100Hz，计算模型。

步骤c5，选取1pa的扩散声场激励，按Shift键再选择接收侧的半无限流体，点击鼠标右键选择计算混合传递损失，即可得到密封条的传递损失变化曲线，将结果拷入到Excel(美国微软公司推出的一款试算表软件，是办公软件Microsoft Office的组件之一)中。

在此，所述VA One软件是法国ESI集团推出的全频段振动噪声模拟软件。当然，本领域技术人员应能理解上述VA One软件仅为举例，其他现有的或今后可能出现的工程软件如可适用于本申请，也应包含在本申请保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

对于只安装第一道密封条、只安装第二道密封条和同时安装两道密封条的情况，均按照上述步骤c1～c5的过程进行操作。在本实施例中，如图3所示，建立只安装第一道密封条的FE-SEA模型；如图4所示，建立只安装第二道密封条的FE-SEA模型；如图5所示，建立同时安装第一道和第二道密封条的FE-SEA模型。

如此，可得到三种不同情况下密封条的传递损失。在本实施例中，在Excel中计算得到三种不同情况下密封条的传递损失，如图6所示。

最后，在步骤S14中，建立车门SEA模型，分析密封条声学性能对车门传递损失的影响。

具体地，所述步骤S14可以包括：

步骤d1，打开VA One软件，设置单位为mm-Mg-sec，选择import导入车门bdf格式的有限元模型。

步骤d2，利用有限元节点建立车门外板、车门内板以及车门侧板的SEA板，其厚度分别为0.0008m、0.0008m和0.0015m，并验证每个SEA板频带内的模态数均大于3；在本实施例中，建立的车门SEA模型如图7所示。

步骤d3，在车门的周围建立长度和宽度与密封条压缩后相等的密封条SEA板；在本实施例中，建立的车门密封条的SEA模型如图8所示。

步骤d4，在车内内板上添加声学包，其属性和塑料的属性一致，其密度为1000kg/m3，厚度为0.0025m。

步骤d5，在车门内外板两侧分别建立两个体积为1000m³的声腔，分别是接收腔和声源腔，如图9中编号2和3所示。所述接收腔和声源腔阻尼因子为1％，面积和总周长为0，并在车门内由封闭的SEA板自动创建一个声腔。

步骤d6，选取自动建立声腔和SEA板之间的连接命令，并在密封条所在位置的面连接添加由步骤c5获取的密封条传递损失。

步骤d7，在车门外板一侧的声腔施加1Pa的约束声压，如图9中编号1所示。设置计算的频率范围为100～4000Hz,提交计算，待计算完毕后选择声源声腔，按住Shift选择车门外板，然后再选择接收声腔，点击鼠标右键选择计算传递损失(Transmission Loss)，将结果拷入到Excel表格里；在本实施例中，建立的计算车门传递损失的模型如图9所示。

对于只安装第一道密封条、只安装第二道密封条和同时安装两道密封条的情况，均按照上述步骤d1～d7的过程进行操作。在本实施例中，三种不同情况下的车门传递损失结果如图10所示。

在本实施例中，通过应用本申请计算密封条传递损失的方法可以快速得到密封条的声学性能，并代入到车门SEA模型子系统中可以对比不同密封条车门的传递损失，可发现同时安装两道密封条情况下的车门传递损失远高于只安装一道密封条的情况，而且安装第二道密封条车门的传递损失在多数频段内比安装第一道密封条车门的传递损失要高。通过该方法可以快速计算密封条的传递损失，分析密封条参数、位置等参数对其传递损失的影响。

与现有技术相比，本申请首先基于第一工程软件建立密封条和声腔的有限元模型，设置密封条和声腔的材料属性、边界条件，并进行模态分析，接着建立密封条的FE-SEA混合模型并计算其传递损失，随后建立车门SEA模型，分析密封条声学性能对车门传递损失的影响，从而快速准确地获取密封条中高频段传递损失。进一步地，本申请通过对比分析第一道密封条、第二道密封条及同时安装两道密封条的传递损失，考虑三种不同情况下密封条的声学性能对车门传递损失的影响，以指导密封条的设计。此外，本申请结合了FE和SEA的优点，能够快速准确地计算出密封条的传递损失，从而可以很方便的对比不同位置及不同形状的密封条声学性能，根据此计算结果代入到车门子系统中可以直观方便地看出不同密封条对车门传递损失的影响。该方法操作简单，实现容易，计算速度较快，计算结果准确，工程实用价值高。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

另外，本申请的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本申请的方法和/或技术方案。而调用本申请的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本申请的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本申请的多个实施例的方法和/或技术方案。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。