件，W模拟玻璃对唇边的平压过程，单侧唇边样件根据外侧唇边12和内侧唇边11设计，具体 试验规程如下：
[0051 ]设备及工装:1. LRX型材料拉伸/压缩试验机，2.导槽工装4，3.玻璃工装5;
[0052] 试验要求:1.进给速度30mm/min，2.第一次预压后取第二次测试结果；
[0化引试样：1.100+2mm试样S个，2.环境溫度23 ± 2°C，相对湿度50 ± 5% ;
[0054] 试验结果:取全部测试数据的算术平均值作为试验结果。
[0055] 实验得到单侧唇边的压缩负荷特性曲线，即单侧唇边产生的压缩力F与单齿唇边 的压缩量X的曲线，即F = f(x)。
[0化6] 步骤S2具体为：
[0057] 21:由压缩负荷曲线获得密封条唇边刚度，密封条唇边刚度=单侧唇边产生的压 缩力F/单齿唇边的压缩量X，根据密封条唇边刚度的变化量将压缩负荷曲线划分为近似线 性刚度区域和非近似线性刚度区域，近似线性刚度区域中密封条唇边刚度的变化量小于等 于设定值，非近似线性刚度区域中密封条唇边刚度的变化量大于设定值；
[0058] 22:基于功能等效原理，假设密封条唇边均工作近似线性刚度区域，将密封条唇边 等效为离散的线性刚度弹黃单元6,取近似线性刚度区域内所有密封条唇边刚度的平均值 作为线性刚度弹黃单元6的密封条等效约束弹黃刚度；
[0059] 23:建立导槽密封条等效约束模型，包括线性刚度弹黃单元6和对应的密封条等效 约束弹黃刚度。
[0060] 从步骤S1的实验数据得出，在整个压缩过程中，密封条单侧唇边刚度变化的非线 性特征明显，如图4所示，A'A段刚度变化很小，可W认为刚度处于近似线性区;AB段和A'B' 段明显地表现出非线性特征。在A'A段范围内，密封条唇边刚度变化很小，取该范围内所有 刚度的平均值作为密封条唇边的刚度均值，该刚度均值刚度k即为密封条等效约束弹黃刚 度k，满足W下公式：
[0061]
[0062] 式中，η为近似线性刚度范围内实验数据点的个数，ki为密封条单侧唇边第i个实 验数据点处的刚度值。分别对车窗的前端密封条、后端密封条、顶端密封条及水切密封条的 内外唇边进行压荷实验，并计算近似线性刚度范围内的均值刚度即可获得车窗不同位置的 密封条等效约束弹黃刚度。
[0063] 声波在空气中传播时，使声能在传播过程中受到阻挡而不能直接通过的措施称为 隔声。声音传递损失(Transmission Loss,TL)是隔声材料或隔声系统的固有特性，其数值 是度量隔声材料和系统阻隔声声功率传播的重要指标，单位为地，定义如下：
[0064] TL=l〇Xl〇gl〇(i~
[00化]其中 ，了二 W transmitted jWincident，W 喊是透射穿过结构的声功率，乐如《是 入射到结构上的声功率。因此，可声音传递损失来评价车窗密封系统的声学性能。
[0066] 步骤S3具体为：
[0067] 31:结合导槽密封条等效约束模型建立双曲率车窗密封系统的Ξ维模型，如图5所 示；
[006引32:基于混响室-消音室隔声实验原理，建立包含密封约束的车窗声音传递损失分 析声学模型；
[0069] 33:基于车窗声音传递损失分析声学模型对车窗密封系统进行声学性能分析，得 到车窗声音传递损失特性曲线和车窗声压级分布，等厚的车窗玻璃2内表面的声压级分布 如图6所示，声压值从高到低用从红到紫的颜色表示，在车窗玻璃2的中部声压值最大，为 47.3,声压值从车窗玻璃2的中部向外依次递减，在车窗玻璃2的前后端边缘处的声压值最 小，为37.1。
[0070] 其中，车窗声音传递损失分析声学模型的建立过程为:基于混响室-消音室隔声实 验原理，利用声学软件Actran，在车窗密封系统的Ξ维模型中的车窗玻璃2外表面施加扩散 声场8(Diffuse Sound FielcUDSF)，该扩散声场8的边界条件模拟混响室噪声源，同时，在 车窗密封系统的Ξ维模型中的车窗玻璃2内表面施加瑞丽面7(Ra^ei曲Surface)，该瑞丽 面7模拟消音室中的自由声场。
[0071 ]隔声材料的质量效应是指:隔声层的单位面积质量越大，声音传递损失就越大，因 此，可W用差厚玻璃替代传统的定厚度玻璃。优化后的车窗玻璃2厚度沿车身方向按照抛物 线规律分布，如图7所示，即先递增后递减，车窗中间位置厚度最大，为4.5mm，前、后端位置 厚度最小，为1.6mm。差厚玻璃使得在车窗玻璃2总质量不变的条件下，改变车窗玻璃2的质 量分布，根据车窗声音传递损失特性曲线和车窗声压级分布，增大声学性能差所在区域的 单位面积质量，W达到提升车窗玻璃2整体隔音性能的目的。由于汽车前侧窗是风噪声向车 内传递的主要途径，所W可W主要针对汽车前侧窗的结构进行优化。
[0072]如图8所示，优化后的车窗玻璃声音传递损失的平均值为25.7地，原始车窗玻璃声 音传递损失的平均值为23.4地，结果分析表明通过车窗结构的优化，低频入射声源条件下 车窗声音传递损失平均值提升了 10%，实现了面向高速静音性的车窗声学性能优化。
【主权项】
1. 一种基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法，其特征在于，包括以下 步骤： S1:通过密封条唇边压缩负荷试验获得密封条唇边的压缩负荷曲线； S2:基于功能等效原理将密封条唇边等效为离散的线性刚度弹簧单元，建立导槽密封 条等效约束模型； S3:结合导槽密封条等效约束模型建立车窗密封系统的三维模型，对车窗密封系统的 三维模型进行声学性能分析，得到车窗声音传递损失特性曲线和车窗声压级分布； S4:基于隔声材料质量效应，根据车窗声音传递损失特性曲线和车窗声压级分布优化 车窗玻璃的结构。2. 根据权利要求1所述的基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法，其特 征在于，所述密封条唇边压缩负荷试验为:将密封条唇边固定在导槽工装上，玻璃工装竖直 向下平压密封条唇边，密封条唇边产生的压缩力与密封条唇边的压缩量的曲线为密封条唇 边的压缩负荷曲线。3. 根据权利要求1所述的基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法，其特 征在于，所述步骤S2具体为： 21:由压缩负荷曲线获得密封条唇边刚度，根据密封条唇边刚度的变化量将压缩负荷 曲线划分为近似线性刚度区域和非近似线性刚度区域； 22:基于功能等效原理，假设密封条唇边均工作近似线性刚度区域，将密封条唇边等效 为离散的线性刚度弹簧单元，取近似线性刚度区域内所有密封条唇边刚度的平均值作为线 性刚度弹簧单元的密封条等效约束弹簧刚度； 23:建立导槽密封条等效约束模型，包括线性刚度弹簧单元和对应的密封条等效约束 弹簧刚度。4. 根据权利要求3所述的基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法，其特 征在于，所述近似线性刚度区域中密封条唇边刚度的变化量小于等于设定值，所述非近似 线性刚度区域中密封条唇边刚度的变化量大于设定值。5. 根据权利要求1所述的基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法，其特 征在于，所述步骤S3具体为： 31:结合导槽密封条等效约束模型建立车窗密封系统的三维模型； 32:基于混响室-消音室隔声实验原理，建立包含密封约束的车窗声音传递损失分析声 学模型； 33:基于车窗声音传递损失分析声学模型对车窗密封系统进行声学性能分析，得到车 窗声音传递损失特性曲线和车窗声压级分布。6. 根据权利要求5所述的基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法，其特 征在于，所述车窗声音传递损失分析声学模型的建立过程为:基于混响室-消音室隔声实验 原理，利用声学软件，在车窗密封系统的三维模型中的车窗玻璃外表面施加扩散声场，该扩 散声场模拟混响室噪声源，同时，在车窗密封系统的三维模型中的车窗玻璃内表面施加瑞 丽面，该瑞丽面模拟消音室中的自由声场。7. 根据权利要求1所述的基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法，其特 征在于，所述步骤S4中优化车窗玻璃的结构的过程为:在车窗玻璃总质量不变的条件下，改 变车窗玻璃的质量分布，根据车窗声音传递损失特性曲线和车窗声压级分布增大声学性能 差所在区域的单位面积质量。8. 根据权利要求1所述的基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法，其特 征在于，所述步骤S4优化后的车窗玻璃采用差厚玻璃，所述差厚玻璃的厚度沿车身方向按 抛物线规律先递增后递减。9. 根据权利要求1所述的基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法，其特 征在于，所述步骤S4中优化的车窗玻璃为汽车前侧窗。
【专利摘要】本发明涉及一种基于线性等效的车窗近声场建模及车窗结构优化方法包括以下步骤：S1：通过密封条唇边压缩负荷试验获得密封条唇边的压缩负荷曲线；S2：基于功能等效原理将密封条唇边等效为离散的线性刚度弹簧单元，建立导槽密封条等效约束模型；S3：结合导槽密封条等效约束模型建立车窗密封系统的三维模型，对车窗密封系统的三维模型进行声学性能分析，得到车窗声音传递损失特性曲线和车窗声压级分布；S4：基于隔声材料质量效应，优化车窗玻璃的结构。与现有技术相比，本发明解决了密封条非规则几何特征带来的建模困难，基于车窗玻璃在密封约束下的声学特性提出车窗玻璃优化方法，实现了面向高速静音性的车窗声学性能优化。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105631123
【申请号】CN201511000401
【发明人】朱文峰, 周辉, 黎鹏, 李春宇, 蒋小菡
【申请人】同济大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月28日