基于CDH/EXEL的多孔吸声材料在内饰车身噪声传递函数分析中的应用

周健++刘亚彬

摘要： 在汽车内饰车身噪声频响分析中，通过有限元实体单元和RBE3单元建立多孔吸声材料模型，通过MSC Nastran和结合CDH/EXEL的MSC Nastran计算采用多孔吸声材料的内饰车身的噪声进行计算，并比较二者的计算结果.结果表明：CDH/EXEL能使有效提高分析曲线与试验曲线的对标结果的准确性，从而更好地指导车身结构设计.

关键词： 汽车； 内饰车身； 多孔吸声材料； 噪声传递函数

中图分类号： U467.493 文献标志码： B

0 引 言

随着汽车行业的日益发展，中国汽车市场对汽车需求仍然保持良好势头，这使得各汽车制造商之间的竞争日益激烈.消费者在选择多样化的同时，对汽车的要求也越来越高.因此，各汽车制造商需要在汽车开发阶段就提出更高的要求，才能在市场中占据优势.随着消费者对车内噪声要求日益提升，降低车内噪声对提升市场竞争力有很大帮助.

目前，采用声学材料降低车内噪声是常见的降噪措施.声学材料按照性能和作用机理可分为吸声材料、隔声材料、隔振材料和阻尼材料等.其中，吸声材料中的多孔吸声材料在中高频阶段具有很好的降噪效果.在trimmed-body及整车CAE噪声分析中考虑吸声材料对车内噪声的影响，可有效地避免设计阶段对车身结构的过度优化，从而达到节省成本的目的.

由于CAE在中高频分析中的局限性，通过MSC Nastran分析得到的内饰车身NTF分析100 Hz以上的结果曲线与试验数据对标结果差别较大.通过使用CDH公司开发的EXEL分析程序介入MSC Nastran的求解过程，对吸声材料模型进行专门的求解计算，能够使MSC Nastran输出的分析结果曲线与试验结果曲线对标更准确，从而使CAE分析结果能更好指导汽车结构设计.

1 多孔吸声材料简介

吸声材料主要包括多孔吸声材料、共振吸声材料和特殊结构吸声材料.多孔吸声材料内部一般具有大量的间隙和小孔，对声能有非常好的吸收作用，尤其对车内中高频噪声效果更好.

多孔吸声材料根据其形态可分泡沫吸声材料、纤维吸声材料和颗粒吸声材料，分别见图1～3.

2 吸声材料有限元模型建立和分析

通过MSC Nastran的HEXA，PENTA和TETRA等实体单元模拟吸声材料，并通过RBE3单元与车身结构连接.有限元模型见图4.

建立吸声材料模型后，需对模型设置相应的材料属性，其中：实体单元属性主要包括弹性模量、泊松比和密度；流体属性主要包括密度、环境温度、比热比、动态黏度和普朗特数.

将吸声材料有限元模型加入到车身结构中后，通过MSC Nastran对其进行有限元分析计算，主要过程为：（1）生成结构和流体矩阵；（2）转化结构和流体矩阵至模态坐标系中；（3）针对激励频率和响应进行求解计算；（4）输出计算结果.计算流程见图5.

CDH/EXEL软件在MSC Nastran进行第三步求解计算过程中插入MSC Nastran求解器，对吸声材料进行求解计算，见图6.

计算分别得到MSC Nastran分析结果和MSC Nastran结合EXEL的分析结果.将2种分析结

果曲线与试验曲线对比，见图7.

在低频阶段，MSC Nastran计算曲线与试验曲线对标结果较好，但在150 Hz频率之后，对标结果逐渐变差，而结合EXEL的计算结果在中频阶段也能与试验曲线保持较好的对标结果.

3 结 论

通过MSC Nastran对吸声材料进行有限元建模，分别使用MSC Nastran原有的求解器和MSC Nastran结合CDH/EXEL软件2种方法，分别对加入吸声材料的TB模型进行NTF有限元分析.通过2种分析结果与试验结果的对比可知：使用CDH/EXEL软件能够有效提高TB-NTF分析在中频以上的准确率，从而更好的指导整车结构设计.

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