一种基于组合墙隔声理论的优化声学包的方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及声学部件优化开发领域，尤其涉及一种基于组合墙隔声理论的优化声 学包的技术。
【背景技术】
[0002] 为了提升用户的乘车体验，通常需要使用声学包，以减少传递到乘员舱的噪音，例 如发动机舱前围隔音垫、内饰件吸声材料、各泄露孔堵塞、钣金件膨胀胶位置等都属于声学 包的应用。
[0003] 组合墙隔声理论是对由不同隔声性能的结构及材料组合而成的实际隔声结构的 隔声理论。在对声学包的优化开发中，特别是针对子系统声学包的优化包括：对声学材料结 构的优化，如单层、多层结构；对声学材料的优化，如材料属性、流阻、孔隙率等；对内饰件 位置的优化，如布置位置、覆盖率等。第一种优化方案是以声学包的质量为目标函数，接收 室的总声压级和声学材料结构、类型或内饰件的总覆盖率为约束条件，以声学包中声学材 料的物理属性、类型或覆盖率为自变量，对声学包进行优化；第二种优化方案是以接收室的 总声压级为目标函数，声学包的质量和声学材料结构、类型或总覆盖率为约束条件，以声学 包中的声学材料物理属性、类型或覆盖率作为自变量，对声学包进行优化。然而，现有技术 中缺乏简便地处理多隔音垫的声学包优化问题的方案。
【发明内容】
[0004]本申请的一个目的是提供一种基于组合墙隔声理论的优化声学包的方法，以在宽 频率范围内提高传递损失，简便地处理多隔音垫的声学包优化问题。
[0005] 为实现上述目的，本申请提供了一种基于组合墙隔声理论的优化声学包的方法， 其中，该方法包括：
[0006] a获取声学包的组成；
[0007] b建立计算所述声学包中隔音垫的传递损失的模型，其中，所述声学包包括若干个 隔首塾；
[0008] c基于对各项参数的假设，计算所述声学包的传递损失；
[0009] d基于所述声学包的优化目标和约束条件，对所述声学包进行优化。
[0010] 进一步地，所述步骤b包括：建立1Xlm的统计能量分析模型，在统计能量分析模 型中分别添加所述声学包的若干个隔音垫，得到所述声学包中各个隔音垫的传递损失频率 曲线。
[0011] 进一步地，所述步骤c包括：
[0012]Cl假设未添加所述声学包的板件传递损失为TL。，声能透射系数为τ。，所述声学 包中有η种隔音垫，第j种隔音垫的传递损失为TLj，声能透射系数为τj，覆盖率为q，板件 添加隔音垫前后的声能透射系数比值为μ_,=τ。/、，第j种隔音垫的面密度为P]，所有 隔音垫的平均面密度为P，采用100~10000Hz的21个1/3倍频程带隔声量的算术平均值 作为传递损失的单值评价量；
[0013] C2根据传递损失计算公式TL=lOlgd/τ)，得到板件添加隔音垫前后的 传递损失之差为1^-11。= 101g(μ,)，添加声学包后的板件平均声能透射系数为
，其中，(^+(^+(^+-+^= 1。
[0014] 进一步地，所述步骤d包括：
[0015] dl建立所述声学包的优化目标，即平均声能透射系数f(X) =c*X取 最小，和约束条件aeq*X=beq、X彡vlb，其中，X代表不同隔音垫的覆盖率，
ieq = [1 1 1 …1]，beq = [1]，vlb = [0 0];
[0016] d2建立声学包优化的质量约束条件ΑΧ彡b，其中，Α= [0PiP2…Pn]，b=[p];
[0017] d3根据所述步骤dl和所述步骤d2,得到优化所述声学包的目标函数和约束条件， 使用MATLAB软件求解方程，得到考虑轻量化的所述声学包传递损失最优解，基于所述最优 解对所述声学包进行优化。
[0018] 进一步地，所述声学包的组成包括：各个隔音垫的组成材料的物理属性，以及各个 隔音垫的覆盖率；其中，所述组成材料的物理属性包括以下至少任一项：厚度、面密度。
[0019] 进一步地，所述优化的频率范围为100~10000Hz。
[0020] 与现有技术相比，本申请获取声学包的组成，建立计算所述声学包中隔音垫的传 递损失的模型，基于对各项参数的假设，计算所述声学包的传递损失，基于所述声学包的优 化目标和约束条件，对所述声学包进行优化。本申请根据声学包中不同隔音垫的组成材料 的物理属性和覆盖率分布规律，以接收室的总声压级为目标函数，声学包的质量和隔音垫 的总覆盖率为约束条件，声学包中的不同隔音垫的覆盖率作为自变量，对声学包进行优化， 实现在宽频率范围内提高声学包传递损失，该方法操作简便，工程实用价值高。
【附图说明】
[0021] 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：
[0022] 图1示出根据本申请的一种基于组合墙隔声理论的优化声学包的方法流程图；
[0023] 图2示出根据本申请一个实施例的声学包的隔音垫组成示意图；
[0024] 图3示出根据本申请一个实施例的传递损失分析模型示意图；
[0025] 图4示出根据本申请一个实施例的声学包优化结果示意图。
[0026] 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】
[0027] 下面结合附图对本申请作进一步详细描述。
[0028] 图1示出根据本申请的一种基于组合墙隔声理论的优化声学包的方法流程图。
[0029]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，获取 声学包的组成；在步骤S12中，建立计算所述声学包中隔音垫的传递损失的模型，其中，所 述声学包包括若干个隔音垫；在步骤S13中，基于对各项参数的假设，计算所述声学包的传 递损失；在步骤S14中，基于所述声学包的优化目标和约束条件，对所述声学包进行优化。
[0030] 下面结合具体的实施例，对本申请作进一步详细描述。
[0031] 在本实施例中，对一个包含6种隔音垫的声学包进行优化，所述声学包优化的频 率范围为100~10000Hz。
[0032] 首先，在步骤S11中，获取声学包的组成。
[0033] 具体地，所述声学包的组成包括：各个隔音垫的组成材料的物理属性，以及各个隔 音垫的覆盖率；其中，所述组成材料的物理属性包括以下至少任一项：厚度、面密度。
[0034] 在此，汽车前围和地板的隔音垫一般由软层泡沫材料和硬层EVA(ethylene-vinyl acetatecopolymer,乙稀-乙酸乙稀酯共聚物）组成。所述隔音垫包含单层、双层或多层 的声学处理材料（NoiseControlTreatment)，所述材料的物理属性包含厚度和面密度。
[0035] 在本实施例中，所述声学包的组成如图2所示，6种隔音垫的覆盖率各不相同，图2 所示的不同区域的面积代表了对应隔音垫的覆盖率大小。所述隔音垫的组成材料的物理属 性各不相同。所述隔音垫包含聚氨酯泡沫（PolyurethaneFoam)和EVA(ethylene-vinyl acetatecopolymer,乙稀-乙酸乙稀酯共聚物）组成隔音垫。图2中的编号1所表示的隔 音垫由5mm厚、110kg/m3的聚氨酯泡沫和3. 5mm厚、7kg/m2的EVA组成；编号2所表示的隔 音垫由9mm厚、110kg/m3的聚氨酯泡沫和3. 5mm厚、7kg/m2的EVA组成；编号3所表示的隔 音垫由13mm厚、110kg/m3的聚氨酯泡沫和3. 5mm厚、7kg/m2的EVA组成；编号4所表示的隔 音垫由15mm厚、110kg/m3的聚氨酯泡沫和3. 5mm厚、7kg/m2的EVA组成；编号5所表示的隔 音垫由19mm厚、110kg/m3的聚氨酯泡沫和3. 5mm厚、7kg/m2的EVA组成；编号6所表示的隔 音垫由13mm厚、70kg/m3的聚氨酯泡沫和2mm厚、3. 2kg/m2的EVA组成。
[0036] 然后，在步骤S12中，建立计算所述声学包中隔音垫的传递损失的模型，其中，所 述声学包包括若干个隔音垫。
[0037] 具体地，在步骤S12中，建立1Xlm的统计能量分析（StatisticalEnergy Analysis，SEA)模型，在SEA模型中分别添加所述声学包的若干个隔音垫，得到所述声学包 中各个隔音垫的传递损失频率曲线。
[0038] 在此，所述SEA模型包含SEA声源腔、接收腔、板件和声学包模型以及连接。所述 连接包含声腔与声腔之间的连接和声腔与板件之间的连接。所述隔音垫的传递损失频率曲 线的频率范围一般为100~10000Hz。
[0039] 在本实施例中，所述SEA模型如图3所不，图3中编号11表不声源腔，编号12表 示声源激励，编号13表示面连接，编号14表示1Xlm的板件，编号15表示接收腔。所述声 源腔阻尼因子为1%，体积为1000m3,面积和总周长为0;所述声源激励为IPa的约束声压； 所述面连接包含了声腔与声腔的耦合，声腔与板件的耦合；所述板件为1mm厚度的铝板，包 含接收腔一侧的声学包。所述接收腔阻尼因子为1%，体积为1000m3,面积和总周长为0。
[0040] 接下来，在步骤S13中，基于对各项参数的假设，计算所述声学包的传递损失。
[0041] 具体地，所述步骤S13包括：
[0042] 步骤cl，假设未添加所述声学包的板件传递损失为TL。，声能透射系数为τ。，所述 声学包中有η种隔音垫，第j种隔音垫的传递损失为TLj，声能透射系数为τj，覆盖率为q， 板件添加隔音垫前后的声能透射系数比值为μ_,=τ。/、，第j种隔音垫的面密度为P]