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基于 CAE 分析技术的油底壳低噪声设计
方华1 李盛成1 宫传刚2
(1-吉林大学汽车学院,长春,130025 2-汽解放大柴分公司)
[摘要] 本文采用有限元法和 SYSNOISE 噪声分析软件的边界元法联合求解技术进行了柴油机油
底壳的结构振动和表面噪声的数值模拟研究,建立了油底壳的有限元模型和半消声室辐射声场边界元
模型,并通过模拟计算从增加材料阻尼和提高结构刚度两个方面提出了改进设计方案,通过试验验证
了计算的正确性,为 CAE 分析在 NVH 领域的应用提供了基础。
关键词:有限元,边界元,辐射声场,阻尼,结构刚度
1. 前言
随着内燃机的强化,人们对内燃机的振动和噪声控制问题越来越重视。油底壳的辐射噪声有时可
占发动机总噪声的 15∼22%左右[1]。因此降低油底壳的辐射噪声对降低发动机整体噪声有着重要的意
义。
近年来,随着计算机技术的飞速发展,在汽车产品开发方面,CAE技术已经大量应用。在零、部
件以及整车尚未制造出来时,使用CAE技术可以对它们的强度、可靠性以及各种特性进行计算分析,
在计算机上进行“试验”。有限元分析技术是CAE技术中重要方法之一。有限元法在力学领域中的应用
已相当成熟,但由于声辐射问题需要对整个外部声场划分三维网格,使得单元数量和求解工作量巨大,
甚至无法求解。因此,有限元技术在声学领域里的应用仅限于内场分析和简单规则结构的外场分析。
而边界元法则利用边界积分方程,使问题的维数降低了一维,并且既能求解有界区域问题,也能求解
无界区域问题。这两种方法相辅相成,它们的组合有着广泛的应用。
[2]
根据油底壳的结构参数及材料参数,建立了如图1所示的有限元模型。并进行了谐响应分析,得
到了油底壳在螺栓加速度谱激励下的位移响应,作为辐射声场边界元分析的计算边界。并建立了如图
2所示的油底壳边界元的半消声室模型,图中的半球形网格为按照ISO3744-1994要求建立的域点网格,
。
图1 油底壳的有限元计算模型图2 油底壳的半消声室模型

金属材料的阻尼值是很低的,钢、铁材料的损耗因子为 1×10-4 ~6×10-4,而由两块钢板之间夹有
非常薄的黏弹性高分子材料构成的复合阻尼金属板材的损耗因子一般在 以上。因此,在
η=5×10-4~ 之间选取了η为 (原型),,,, 分别进行谐响应分析和辐射声功
率计算,结果及分析见图 3~图 6。









图 3 输出声功率频谱曲线图图 4 声辐射效率频谱曲线

150 输入输出

100

50

声辐射效率
声功率级/dBA 0
原型
原型
输入
声辐射效率
输出 90.