一种车身噪声分析方法、计算机设备和存储介质与流程

本发明涉及车身噪声分析，具体涉及一种车身噪声分析方法、计算机设备和存储介质。

背景技术：

1、车内噪声主要是由发动机噪声、胎噪声、风噪声、汽车悬挂系统噪声、车体振动噪声、进排气噪声以及外部环境传入车内的声音组成。汽车结构的复杂性决定车内噪声的控制是一项非常复杂的技术。车内噪声的控制涉及到车身、底盘、动力传动、电子电器等系统及构成这些系统的系列零部件，不仅它们本身的结构、型面较复杂，而且它们之间的连接关系也各式各样，它们所采用的材料还涉及金属(钢或铝、镁等合金)、非金属(玻璃、塑料、橡胶、密封胶、阻尼胶、泡沫、棉毡等等)甚至还涉及固体、液体、气体等不同物相的混合，振动噪声在每个系统中的动态传递过程都包含着丰富而深奥的机理及控制技术。复杂结构的动态设计或声品质设计仍然是世界难题，汽车nvh开发不得不高度依赖经验积累、试验验证和后期调校，存在设计变更量大、开发成本高、周期长且nvh性能难以保障的问题。

2、在汽车各个系统中，车身系统是最大、最关键的系统，车身系统是其它所有系统及零部件的承载者，车身系统不仅承受来自发动机、路面及气流等多方面复杂激励带来的振动噪声，同时又必须给舱内乘客提供一个安静舒适的环境，因此，车身系统设计的好坏直接影响着整车nvh性能。

3、车身系统是一个非常复杂的系统，车身系统包括车体结构、内外饰材料及车身附件。外界的振动噪声激励，一方面沿着车身接附点传递到车体梁系结构，再传递到各类板件，引起板件振动从而向车内辐射噪声，称为“结构声”；另一方面沿着车身系统的孔洞、缝隙直接通过空气传入车内，或者直接穿过车身钣金透射到车内，称为“空气声”。结构声和空气声叠加形成车内噪声，其中结构声一般处于较低的频率范围，空气声处于中高频范围，在实际工程中两者的准确分离也是目前的一大技术难题。而且对于不同的车型，不同的噪声频率成分的结构声和空气声的传播噪声能量的比例也是有区别的。对于低频的结构声的传递，简易杆、梁及板结构均有成熟的振动理论支撑，而车身系统不仅梁系、板系及接附点数量众多，而且结构复杂(存在圈形\悬臂梁、封闭\开口截面、单层\多层板、加强板、阻尼胶以及变截面、变厚度、变层数、加筋等各类形式)，不同梁板之间的搭接强度还受到搭接形式、焊接胶材料及布置、焊点及焊接方式等各方面因素的影响，振动在这类结构中的传播机理无法用简单理论描述，其分析和控制难度大，多依靠后期治理解决。对于中高频的空气声的传播，由于车身系统结构的复杂性及其它零部件在车身上安装形式的多样性，声波通过复杂板件、孔洞、缝隙及空腔不断的反射、透射并在传播过程中被各类金属、非金属材料吸收损耗，最终在车内形成复杂的声学环境，其控制目前也多依靠重复试错来解决。

4、由于车身系统的复杂性，空气声、结构声的传播路径都相当复杂，现有理论技术均难以有效阐述振动噪声在车身系统中的传播规律。目前行业中对车身系统振动噪声控制技术手段不外乎对接附点主动侧振动速度或加速度激励、噪声源辐射噪声的控制以及对关键路径的振振、声振和声声传递函数的控制。即使采用tpa方法，也只是识别出输入给车身接附点的力和声源表面加速度，然后乘以传递函数去预测各条路径产生的噪声，而从能量角度来讲，从车身接附点到车身系统不仅有力的传递还有形变的传递，因此tpa方法也不能全面表征能量在车身系统内部的传递规律，对车身系统振动噪声的分析和控制还具有提升的空间。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种车身噪声分析方法、计算机设备和存储介质，第一方面能够更准确分离结构声和空气声，第二方面能够更准确的对车身系统振动噪声进行分析和预测。

2、本发明所述的一种车身噪声分析方法，包括以下步骤：

3、获取车身各接附点在多种预设运行工况下的振动速度、各激励源在多种预设运行工况下的辐射噪声参数、各激励源到车内声腔表面的声功率衰减量、车身各接附点的原点加速度导纳和车身各接附点到车身板件表面的振振传函；

4、基于车身各接附点在多种预设运行工况下的振动速度和车身各接附点的原点加速度导纳，计算并得到车身各接附点在多种预设运行工况下输入的激励力；

5、基于车身各接附点在多种预设运行工况下输入的激励力和车身各接附点到车身板件表面的振振传函，计算得到车身各板件各网格点处的振动速度和车身各板件向车内辐射的结构声功率；

6、基于各激励源在多种预设运行工况下的辐射噪声参数，计算得到各激励源的辐射声功率；

7、基于各激励源的辐射声功率以及各激励源到车内声腔表面的声功率衰减量，计算得到通过车身各板件透射到车内的空气声功率。

8、可选的，基于车身各板件向车内辐射的结构声功率确定车身各板件向车内辐射的结构声贡献量。

9、可选的，基于车身各板件透射到车内的空气声功率确定车身各板件传入车内的空气声贡献量。

10、可选的，还包括以下步骤：获取车内声腔的损耗因子以及车身各块板件的损耗因子，基于车身各板件向车内辐射的结构声功率、车身各板件透射到车内的空气声功率、车内声腔的损耗因子以及车身各块板件的损耗因子，计算得到车内声腔的声场分布。

11、可选的，还包括以下步骤：基于车内声腔的声场分布预测车内耳旁噪声。

12、可选的，车身各接附点在多种预设运行工况下输入的激励力由下式计算：

13、式中：ipiij表示第i个激励源对应的第j个车身接附点的原点加速度导纳，ω为圆频率，fij(ω)表示第i个激励源传递到第j个车身接附点的激励力，vij(ω)表示相第i个激励源对应的第j个车身接附点的振动速度。

14、可选的，还包括以下步骤：

15、由公式：计算得到车身各板件向车内辐射的结构声总声功率，式中：为车内声腔表面积；l表示组成车内声腔的车身板件总数，s为第l块车身板件的表面积，ds表示第l块车身板件上的表面面元，为面元ds到车内声腔辐射声压监测点的入射距离，为距离面元ds为处的声强，为第l块车身板件上距离ds为处的振动速度响应，ρ0、c0分别为空气的密度和声速，k为波数，由第j个车身接附点导致的第l块车身板件上处的振动速度可以表示为：

16、

17、其中，表示第j个车身接附点到第l块车身板件上处的振动传递函数，fj(ω)表示第j个车身接附点的激励力。

18、可选的，计算得到车内声腔的声场分布包括以下步骤：将公式和代入能量流平衡方程π1s,in+π1a,in+π21＝π1s,out+π12+π1,dis和π2a,in+π12＝π21+π2,dis中，解出和式中：π1s,in表示输入到车体的结构声总功率；π1a,in、π2a,in分别表示输入到车体和声腔的空气声总功率；π12、π21分别表示车体与声腔之间相互传递的总功率；π1s,out表示车体系统向外辐射的总声功率；π1,dis、π2,dis分别表示车体和声腔内部耗散的功率，ipiij表示第i个激励源对应的第j个车身接附点的原点加速度导纳，ω为圆频率，fij(ω)表示第i个激励源传递到第j个车身接附点的激励力，vij(ω)表示相第i个激励源对应的第j个车身接附点的振动速度，为车内声腔表面积；l表示组成车内声腔的车身板件总数，s为第l块车身板件的表面积，ds表示第l块车身板件上的表面面元，为面元ds到车内声腔辐射声压监测点的入射距离，为距离面元ds为处的声强，为第l块车身板件上距离ds为处的振动速度响应，ρ0、c0分别为空气的密度和声速，k为波数，由第j个车身接附点导致的第l块车身板件上处的振动速度可以表示为：

19、

20、其中，表示第j个车身接附点到第l块车身板件上处的振动传递函数，fj(ω)表示第j个车身接附点的激励力；m和n分别表示激励源的个数及每个激励源对应的车身接附点个数，π为圆周率；sr表示距离激励源i为r处的球面面积，iar,i、分别表示自由场中距离第i个激励源为r处的声强和平均声压，表示从第i个激励源到面元ds内表面处基于功率的噪声衰减量，f21,l为声腔内总声压作用于第l块车身板件上的力，为声腔声压作用于车身板件的表面总声压，为板件模态振型函数，ηs、ηa分别为车体和声腔内部损耗因子，es、ea分别为车体和声腔内的总能量，ρs,l为面元ds处车身板件的面密度，v表示车内声腔的体积，表示车内声腔的平均声压级，分别表示从第i个激励源经过车身第l块板件辐射到车内的结构声和空气声，pl所有激励源传递到车身第l块板件的噪声。

21、本发明还提出了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述任一项所述的车身噪声分析方法。

22、本发明还提出了一种存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的车身噪声分析方法。

23、本发明能够更准确分离结构声和空气声，可以更准确的分析和预测结构声和空气声对车内耳旁噪声的贡献，可以区分不同路径、不同板件分别对结构声和空气声的贡献，从而更准确的对车身系统振动噪声进行分析和预测，有助于指导结构声、空气声传递特性的控制，有助于实现低噪声车身系统的开发。