1 引言

　　車輛聲學靈敏度性能是車輛開發階段的一項重要性能指標，很多車輛企業都在車輛早期開發階段采用虛擬分析的方法開發各項性能，這樣可以進行多次優化設計，降低了開發成本。本文以一五門轎車TRIMMED車身為例，采用ALTAIR OPTISTRUCT軟件首先進行車輛車身板件導納和聲腔模態分析，識別出車身板件導納較低的頻率和聲腔模態各階頻率，從而找到二者的耦合頻率，也就是聲靈敏度性能比較差的頻率。通過板件形貌優化分析改進板件結構設計，改進板件導納性能以避開聲腔模態頻率，進而使得車輛聲學靈敏度性能得到了改進，滿足了目標要求。結果表明，在車輛開發的早期階段進行車身板件合理的形貌優化分析可以優化車輛的聲學靈敏度性能，使其滿足目標要求。工作流程圖如下：

　　圖 1: OptiStruct 分析流程圖

　　2 聲學靈敏度的概念和作用

　　聲學靈敏度描述了乘員艙內駕駛員與乘員耳側聲壓和車身與底盤連接硬點力的輸入傳遞關系，如圖2所示，它表征了車內聲場對結構力輸入能量的放大后縮小。在車輛的早期開發階段，造型還沒有完成的情況下，會有很多設計更改的機會，所以考慮聲學靈敏度性能的要求十分重要，通過優化設計使得車輛的聲學性能在車輛早期開發階段達到最優。

　　圖2: 聲學靈敏度模型

　　3 車身板件導納分析

　　車身板件如圖3所示

　　圖 3: 車身板件( 1 防火墻, 2 中地板,3 后座椅板, 4 備胎艙板,5 后圍板)

　　板件導納也即車身板件動剛度，描述了板件上各點速度平均值與板件法向輸入力的關系。例如：后座椅板導納分析結果如圖4 curve1所示，峰值在100 Hz左右。

　　圖 4: 后座椅板導納結果

　　4 聲模態分析

　　聲腔模型如圖 5所示。聲腔模態頻率與板件導納峰值頻率對比如表1所示。

　　圖 5: Cavity model

　　表 1: 耦合頻率

　　從表1得出，耦合頻率存在于110 Hz,120 Hz,180 Hz 附近，也就是聲學靈敏度較差的

　　5 優化分析

　　5.1 板件形貌優化分析

　　以后座椅板為例，優化前后結構對比如圖6和圖7所示，優化后導納如圖3 curve2所示，板件動剛度優化后100Hz得到了很好的改進。

　　圖 6: 后座椅板原結構

　　圖7: 后座椅板優化結構

　　5.2聲靈敏度優化分析

　　原結構與各板件優化后聲靈敏度響應對比如圖8所示。

　　圖 8: 前塔形支座輸入響應

　　結果表明，板件形貌優化可以改進板件的動剛度性能，進而達到優化聲學靈敏度的目的。

　　6 結論

　　采用Altair OptiStruct軟件對比分析了車身板件導納峰值頻率和聲腔模態頻率，找到二者耦合振動的頻率。通過板件形貌優化這一方法降低了板件導納峰值，從而優化了TRIMMED 車身聲學靈敏度性能，使得車輛開發的聲學性能得到了良好的控制。