一种计算子系统中频段传递损失和优化声学包的方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及振动噪声分析领域，尤其涉及一种计算子系统中频段传递损失和优化 声学包的技术。
【背景技术】
[0002] 为了提升用户的乘车体验，通常需要在汽车的一些关键部位安置由一些具有吸声 或隔声功能的声学材料构成的声学包，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] 振动噪声分析方法主要包括：有限元法（Finite Element Method，FEM)、边界元法 (Boundary Element Method，BEM)和统计能量分析（Statistical Energy Analysis，SEA) 方法。在实际工程中，FEM主要用于求解结构的振动响应，BEM主要用于获得结构振动导 致的噪声辐射水平。但是，随着计算频率的提高，划分的结构单元数量急剧增加，使得计算 量也随之迅速增大，因而受到计算资源的限制，FEM和BEM -般适用于低频率段。SEA方法 是一种适用于较宽频率范围的随机振动与噪声分析方法，它从统计的观点分析被研究的对 象，以能量为独立的动力学变量，使用功率流平衡方程研究各子系统之间的能量传递关系。 SEA方法的优点是：分析频率越高，分析结果越精确；便于工程人员使用；求解速度快；对硬 件要求低。因此SEA方法常常适用于高频范围。对于中频段，两种方法均难以兼顾准确性 和高效性。在进行子系统的传递损失计算方面，工程上主要利用SEA方法对中高频段进行 计算，这就使得中频段的计算准确性有所降低，并且不能对相应子系统的声学包进行合理 的设计。这就催生出了一种新的振动噪声预测方法，即混合FE-SEA方法。
【发明内容】
[0004] 本申请的一个目的是提供一种计算子系统中频段传递损失和优化声学包的方法， 以快速准确地计算得到子系统的传递损失，同时能对声学包进行有效的优化设计。
[0005] 为实现上述目的，本申请提供了一种计算子系统中频段传递损失和优化声学包的 方法，其中，该方法包括：
[0006] a基于Hypermesh软件和VA One软件建立计算子系统整体的传递损失的模型；
[0007] b计算得到子系统整体的传递损失；
[0008] c通过对比各个子系统的传递损失与整体的传递损失，确定各个子系统属于薄弱 区域或非薄弱区域；
[0009] d根据优化目标及各个子系统属于薄弱区域或非薄弱区域，对声学包进行优化。
[0010] 进一步地，所述步骤a包括：
[0011] al打开Hypermesh软件，切换为OptiStruct模板，将有限元模型导入Hypermesh 中，设置材料、属性、边界条件，选用特征值方法计算模型在〇~1500HZ内的模态，设置输出 结果文件格式为〇p2.，计算模型；
[0012] a2将Hypermesh切换为Nastran模板，然后导出bdf格式的子系统文件；
[0013] a3打开VA One软件，设置单位为mm-Mg-sec，导入所述步骤a2中的bdf格式的子 系统模型；
[0014] a4将模型划分为N个子系统；
[0015] a5在模型中存在空腔的地方建立声腔，并与子系统进行面连接；
[0016] a6在子系统两侧各设置N个半无限流体，并与N个子系统一一对应进行连接；
[0017] a7对N个子系统，在声源侧各施加一个IPa的扩散声场作为激励，在接收侧施加初 始的声学处理材料；
[0018] a8导入所述步骤al中计算得到的op2.结果文件，设置计算频率区间为200Hz~ 1000Hz，设置等带宽IOHz或20Hz，计算模型。
[0019] 进一步地，所述步骤b包括：
[0020] bl在模型中查询获得IPa的扩散声场在等带宽设置下的声压级，计算得到模型的 输入功率；
[0021] b2计算得到模型的透射功率，其中，所述模型的透射功率为2N个半无限流体的输 入功率之和；
[0022] b3基于所述步骤bl和所述步骤b2的计算结果，计算得到子系统整体的传递损失。
[0023] 进一步地，所述步骤b中使用的公式包括：
其中，TL为子系统整体的传递损失，Wt为透射侧的声功率，等于前 围两侧所有半无限流体的入射功率的总和，W1为前围的总体入射功率；
其中，Pa为前围的入射侧的声压值，S为前围的总面积，P为空气密 度，c为声速；
，其中，PO为参考声压，大小为2e-12, SPL为IPa的扩散声场在各 频率点下的声压级。
[0027] 进一步地，所述步骤c包括：
[0028] Cl查询每个子系统的有效传递损失；
[0029] c2作出每个子系统的传递损失曲线与整体传递损失曲线的对比图；
[0030] c3分析所述步骤c2中的对比图，若第i个子系统的传递损失曲线低于整体的传递 损失曲线，则定义该区域为薄弱区域，否则为非薄弱区域。
[0031] 进一步地，所述步骤d包括：
[0032] 根据优化目标对薄弱区域和非薄弱区域的声学材料进行不同的设置，其中，通过 增加薄弱区域的厚度以提高整体的传递损失，通过减小非薄弱区域的厚度以降低整体声学 包的重量。
[0033] 与现有技术相比，本申请基于Hypermesh软件和VA One软件建立计算子系统整体 的传递损失的模型，计算得到子系统整体的传递损失，通过对比各个子系统的传递损失与 整体的传递损失，确定各个子系统属于薄弱区域或非薄弱区域，根据优化目标及各个子系 统属于薄弱区域或非薄弱区域，对声学包进行优化。本申请应用混合FE-SEA方法，通过将 有限元模型划分为若干个FE子系统，快速准确地计算得到中频段的各个FE子系统的传递 损失曲线与整体的传递损失曲线的对比图，判断各个FE子系统属于薄弱区域或非薄弱区 域，并基于优化目标对各个FE子系统进行不同的设置，以实现对声学包进行有效的优化设 计的目的。
【附图说明】
[0034] 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：
[0035] 图1示出根据本申请的一种计算子系统中频段传递损失和优化声学包的方法流 程图；
[0036] 图2示出根据本申请一个实施例的汽车前围的有限元模型的示意图；
[0037] 图3示出根据本申请一个实施例的FE子系统划分示意图；
[0038] 图4示出根据本申请一个实施例的在模型中添加声腔的示意图；
[0039] 图5示出根据本申请一个实施例的将声腔与FE子系统进行面连接的示意图；
[0040] 图6示出根据本申请一个实施例的初始声学包的组成材料的示意图；
[0041] 图7示出根据本申请一个实施例的汽车前围的混合FE-SEA模型的示意图；
[0042] 图8示出根据本申请一个实施例的初始模型计算得到的传递损失曲线；
[0043] 图9示出根据本申请一个实施例的第1个FE子系统的传递损失曲线与整体传递 损失曲线的对比图；
[0044] 图10示出根据本申请一个实施例的第11个FE子系统的传递损失曲线与整体传 递损失曲线的对比图；
[0045] 图11示出根据本申请一个实施例的优化声学包前后的传递损失曲线对比图。
[0046] 附