一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測方法，包括兩個方面的檢測：阻尼材料對模擬實際行車過程中乘員對振動噪聲的感受方面的檢測和阻尼材料對車身整體結構振動的降低和共振頻率偏移方面的檢測。本發(fā)明針對具體車型，與車身有機結合檢測阻尼材料減振降噪性能的新方法能簡單直觀表述汽車阻尼材料應用中的減振性能指標，繞過復雜建模工作使檢測工作相對簡單化，同時其結果直觀可信，具有相當應用前景。
【專利說明】一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于阻尼材料檢測領域，特別涉及到一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測 方法。

【背景技術】
[0002] 采用阻尼材料，對汽車進行減振降噪處理，已經是相當成熟的技術。我們在研究汽 車振動與噪聲時，通常采用NVH指標。NVH就是噪聲（Noise)、振動（Vibration)和聲振粗 糙度（Harshness)的英文單詞的縮寫。因為這三者在汽車振動領域中通常是同時出現而且 密不可分，所以常常把三者結合在一起進行研究。其中，聲振粗糙度又被稱為不平順性，是 對振動和噪聲品質的描述，是人體對噪聲和振動的主觀感覺，不能直接用客觀測量方法來 度量。
[0003] 汽車在行駛過程中振動和噪聲的來源主要有：（1)發(fā)動機引起的振動噪聲；（2)與 空氣相對流動引起的振動噪聲；（3)輪胎摩擦地面引起的振動噪聲；(4)車身傳動系統(tǒng)齒輪 嚙合所產生的振動噪聲；（5)路面不平而引起的振動等。
[0004] 使用阻尼材料可達到減振降噪的目的。汽車阻尼材料的應用，主要針對特定振動 噪聲來源選用不同類型阻尼材料進行針對性的處理，目的在于減少振動和噪聲幅度，提高 汽車駕乘人員舒適度，偏移車身特定結構共振頻率點、減少結構性磨損等。
[0005] 阻尼材料也被稱為粘彈性阻尼材料，其主要成分是高分子材料。當阻尼材料受到 外力拉伸或壓縮激勵后，由于材料本身具有的粘彈特性，所產生的響應將比激勵滯后。將滯 后的效應量化為滯后角，其大小就能夠表明該材料的阻尼性能。在車身結構框架上烘烤粘 結阻尼材料，能夠耗散車身振動的能量，從而達到減振的目的。這種方法在不改變車身聲輻 射特征的情況下，卻能夠有效的控制車身的振動程度，從而使噪聲減小。
[0006] 隨著社會進步和生活水平不斷提高，人們對乘車舒適度的要求越來越高。另一方 面，國內汽車制造業(yè)發(fā)展迅速，其競爭日益激烈，各汽車制造廠商紛紛加大對提高汽車品質 方面的研究，而NVH已經成為衡量汽車品質的最重要的技術指標。但是由于在汽車設計制 造技術方面國內汽車制造企業(yè)基礎比較薄弱，在汽車設計前期，很難將影響整車NVH品質 的車身結構、底盤減振和動力總成等所有要素都考慮到位，因此總是在制造生產成品車樣 車之后再通過應用阻尼材料等手段進行整車NVH的整改。所以阻尼材料在汽車行業(yè)的應用 越來越受到廠家的重視。
[0007] 但是汽車阻尼材料行業(yè)存在著種種問題，已有的評價汽車阻尼材料使用減振降噪 的性能指標在實際應用中遭遇種種困擾，已不太適應行業(yè)發(fā)展要求。亟需尋求一種新的能 針對具體車型的阻尼材料減振降噪性能表示方式和與其配套的檢測方式以適應新的需求 形勢，這對于汽車阻尼材料的挑選應用和在具體車身上阻尼材料配置使用方式的工藝改進 都將有重要的作用。
[0008] 目前已有汽車阻尼材料性能描述方式和具體車身阻尼材料配置方法在外界激勵 相同的情況下，阻尼材料的阻尼系數越大，結構振動越弱、噪聲越低。在汽車減振降噪工程 中，現有的針對汽車阻尼材料的選用方式，主要參考的性能指標是阻尼材料結構的能量阻 尼系數。
[0009] 在實際測試中，工程上一般先把阻尼材料烘烤粘貼到某種材料的基板上，然后對 結構試件整體進行激勵（力或者聲），使其產生相應的響應，因為響應特性和材料的阻尼系 數有著密切的聯(lián)系，通過對響應和激勵的數據和波形進行處理和分析，就能夠確定這個結 構的整體阻尼系數。通過這樣的方法測試出的就是基于某種材料結構的能量阻尼系數。 [0010] 國內現有針對車身結構的阻尼材料配置方法，一部分資金豐富、技術儲備較多的 廠家在建立白車身模態(tài)進行模態(tài)分析的基礎上針對性的配置阻尼材料。但由于國內在相關 領域起步較晚，技術不太完善等原因，常存在建模不準確、模型與實際出入較大的問題，再 加上白車身模態(tài)與烘烤粘貼阻尼材料之后的車身模態(tài)、實際行車時車身模態(tài)等存在較大不 同，對于阻尼材料的應用常出現實際情況與預計不相符合的問題。另外一部分廠家對阻尼 材料的應用仍然很大程度上依賴原有經驗，即在新車型上依據原有類似車型阻尼材料配置 經驗使用阻尼材料，然后經過簡單測試，在試乘人員感受到振動和噪聲比較大的部位加強 阻尼材料配置。
[0011] 但是在實際應用中，由于車身結構和行車環(huán)境的復雜性，在選擇阻尼產品時，常常 出現即便選擇材料性能指標即結構能量阻尼系數比較大，但實際的減振降噪效果卻不盡如 人意的情況。
[0012] 徐豐辰，李洪林，劉福.淺談汽車用阻尼材料阻尼系數的測試方法[J].汽車工 藝與材料，2008, 08:63-67.該文獻所提供的三種測試方法，均是結合材料結構測量阻尼系 數，再應用在整體車身上，多了一個中間過程，結果會存在一定的誤差。


【發(fā)明內容】

[0013] 本發(fā)明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種汽車阻尼材料減震降噪性能 檢測方法，本方法避免單獨阻尼材料性能優(yōu)越而實際使用不佳的盲點，其減振降噪性能數 據直觀可信，而且使用相對簡單，對汽車阻尼材料的選用和車身阻尼材料配置方法改進有 著重要的作用。
[0014] 為了實現上述目的，本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：
[0015] 一種汽車阻尼材料減震降噪性能檢測方法，包括兩個方面的檢測：
[0016] (1)阻尼材料對模擬實際行車過程中車上載乘人員對振動噪聲的感受方面的檢測 此項檢測包括以下步驟：
[0017] a.在指定的條件下開動車輛，以所述車輛的發(fā)動機作為主要振動源；
[0018] b.在所述車輛的座椅底部、后、左、右部位，座椅扶手和方向盤上面、腳部接觸的汽 車內壁底面設置加速度傳感器；在沿汽車中線人耳高度（即車底盤算起1. lm?1. 3m)、每 排座椅設置一個聲壓傳感器，加速度傳感器和聲壓傳感器的信號通過引出線由外接的A/D 轉換器實時采集電流信號，單片機進行數據存儲，直至指定條件路段行駛完畢時停止采樣， 所述數據為振幅和頻率；
[0019] c.依照（1)的a至b步驟分別進行不貼阻尼材料、原車阻尼材料、實驗阻尼材料的 測量對比實驗，其中原車阻尼材料即某車型改進前的阻尼材料粘貼方式，具體包括阻尼材 料粘貼位置分布、使用阻尼材料種類和粘貼厚度，實驗阻尼材料即采用不同于原車阻尼材 料，改變阻尼材料粘貼位置分布和粘貼厚度；
[0020] d.采集的數據通過傅里葉變換轉為頻域再進行分析，數據采集轉換使用快速 傅立葉變換：假設所采集的信號是周期信號，存在固定的周期，所取得的信號以周期為基 底，而真正的信號假設是由此基本周期產生無限長的時域信號的組合；假設時域信號的 數據長度為N，序列為X (η)，則其傅立葉系數X(k)可表示如下： η=υ

【權利要求】
1. 一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測方法，其特征在于包括兩個方面的檢測： (1) 阻尼材料對模擬實際行車過程中車上載乘人員對振動噪聲的感受方面的檢測此項 檢測包括以下步驟： a. 在指定的條件下開動車輛，以所述車輛的發(fā)動機作為主要振動源； b. 在所述車輛的座椅底部、后、左、右部位，座椅扶手和方向盤上面、腳部接觸的汽車內 壁底面設置加速度傳感器；在沿汽車中線人耳高度、每排座椅設置一個聲壓傳感器，加速度 傳感器和聲壓傳感器的信號通過引出線由外接的A/D轉換器實時采集電流信號，單片機進 行數據存儲，直至指定條件路段行駛完畢時停止采樣，所述數據為振幅和頻率； c. 依照（1)的a至b步驟分別進行不貼阻尼材料、原車阻尼材料、實驗阻尼材料的測量 對比實驗，其中原車阻尼材料即某車型改進前的阻尼材料粘貼方式，包括阻尼材料粘貼位 置分布、使用阻尼材料種類和粘貼厚度，實驗阻尼材料即采用不同于原車阻尼材料，改變阻 尼材料粘貼位置分布和粘貼厚度； 采集的數據通過傅里葉變換轉為頻域再進行分析，數據采集轉換使用快速傅立葉 變換：假設所采集的信號是周期信號，存在固定的周期，所取得的信號以周期為基底， 而真正的信號假設是由此基本周期產生無限長的時域信號的組合；假設時域信號的數 據長度為N，序列為x(n)，則其傅立葉系數X(k)可表示如下：= NA 其中，O彡k彡N-1，令Wn =e-2WN，故上式成為義⑷= 若時域 n=0 , ? 信號的長度為2的倍數，則上式可以表示為奇數項與偶數項的和，表示如下：
由此式可以看出，等號右邊的兩個多項式同樣 可以進行分解，并按照上述過程繼續(xù)下去，可以一直做到只要求二次單位根1，-1為止，通 過這個過程不難建立一個遞歸求解方案；利用Wn =e〇/N的對稱性MT""2 =，和周期 性MTjv 化簡后可以發(fā)現X(k)和x(n)的次序是二進制數組索引的位反轉，也就是將 X(H)的每一個數組索引的二進制數值寫出后，將其次序反轉可以得到X(k)的對應數組索 引值；從振動信號的幅頻特性曲線上找到振動幅度最大波形，在〇. 5Hz?50Hz范圍內；在 噪音信號的幅頻特性曲線中找到其二階共振頻率波形，在20Hz?5000Hz范圍內，通過車身 結構試件在其共振時的共振頻率大小和相應的帶寬，來確定相應試件的阻尼系數的方法在 工程上稱為半功率帶寬法,公式如下：
?式中，fH表示頻率升高時,振幅相 比峰值小3dB時的頻率；&表示頻率減小時，振幅相比峰值小3dB時的頻率；Af表示半功 率帶寬；fn表示所在波形的的共振頻率；可得到近似實際車身車身材料結構的聲音和振動 相關能量阻尼系數H1 ; (2) 阻尼材料對車身整體結構振動的降低和共振頻率偏移方面的檢測： a.將汽車白車身和多個激振器組合，激振器提供恒定的振動源； b. 在所述汽車的車身主要構件水平中部和要偏移的共振部位放置加速度傳感器，用于 測試該構件共振頻率，加速傳感器的數據變化通過信號引出線由外接的A/D轉換器實時采 集電流信號，單片機進行數據存儲，直至采樣標準時段后停止，所述數據為振幅和頻率； c. 依照（2)的a至b步驟分別進行不貼阻尼材料、原車阻尼材料、實驗阻尼材料條件下 的多點依次掃頻共振實驗和隨機白噪聲共振實驗，其中原車阻尼材料即某車型改進前的阻 尼材料粘貼方式，包括阻尼材料粘貼位置分布、使用阻尼材料種類和粘貼厚度，實驗阻尼材 料即采用不同于原車阻尼材料，改變阻尼材料粘貼位置分布和粘貼厚度；采集的數據通過 傅里葉變換轉為頻域再進行分析，轉換的具體步驟與公式（I)c中相同；要分析的頻率范圍 為O?2000Hz，主要分析目標為共振點，即幅值最高的一個或幾個點的頻率，可得到白車身 車身材料結構的振動相關能量阻尼系數n2; ni和n2越大，說明所應用的阻尼材料在車身某個構件上減振降噪性能越佳，對于車 身結構整體保護貢獻越強。
2. 根據權利要求1所述的一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測方法，其特征在于：（1) a中指定的條件，為發(fā)動機處于怠速、加速以及低、中、高勻速情況下。
3. 根據權利要求2所述的一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測方法，其特征在于：所 述怠速為7〇〇r/min，所述加速為700r/min-2500r/min，所述低勻速為1400r/min，所述中勻 速為2000r/min，所述高勻速為2500r/min。
4. 根據權利要求1所述的一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測方法，其特征在于：所 述車身主要構件包括：發(fā)動機蓋、前檔泥板、前圍上蓋板、前圍板、車頂蓋、前柱、上邊梁、頂 蓋側板、后圍上蓋板、后柱、后圍板、后翼子板、中柱、車門、下邊梁、底板、前翼子板、前縱梁、 前橫梁、前裙板、散熱器框架和發(fā)動機蓋前支撐板。
5. 根據權利要求1所述的一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測方法，其特征在于：所 述多點依次掃頻共振實驗，其實驗條件為：實驗場所：半消音室；實驗對象：白車身；實驗條 件：車身懸掛，采用激振器置于白車身結構幾何對稱點，具體位置為車身原輪胎位置放置4 個激振器，設置激振器頻率為依次掃頻激發(fā)，4個激振器同步激發(fā)信號進行實驗。
6. 根據權利要求1所述的一種汽車阻尼材料減振降噪性能檢測方法，其特征在于：所 述隨機白噪聲共振實驗，其實驗條件為：實驗場所：半消音室；實驗對象：白車身；實驗條 件：懸掛，采用激振器置于白車身結構幾何對稱點，具體位置為車身原輪胎位置放置4個激 振器，設置激振器頻率為同一個頻率白噪聲激發(fā)，4個激振器同步激發(fā)信號進行實驗。
【文檔編號】G01N29/12GK104267104SQ201410490780
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權日:2014年9月23日
【發(fā)明者】繆智剛 申請人:柳州市興拓工貿有限責任公司