一種輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輪胎降噪領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 輪胎振動(dòng)輻射噪聲為汽車噪聲的主要來(lái)源之一，歐盟輪胎標(biāo)簽法規(guī)第二階段對(duì)輪 胎噪聲的限值提出了明確要求，同時(shí)，輪胎作為車輛與路面接觸的唯一部件，其噪聲的大小 直接影響乘坐舒適性，國(guó)內(nèi)外輪胎制造廠商一直致力于低噪聲輪胎的設(shè)計(jì)和研發(fā)。因此，對(duì) 輪胎振動(dòng)輻射噪聲進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)及分析出輪胎外輪廓各部件對(duì)其噪聲的聲學(xué)貢獻(xiàn)度，對(duì)控 制及有效降低輪胎噪聲具有重要意義。
[0003] 同濟(jì)大學(xué)曾旭等利用ABAQUS軟件建立195/65R15輪胎的多層復(fù)合三維有限元模 型，計(jì)算了輪胎接地點(diǎn)在受徑向激勵(lì)時(shí)各節(jié)點(diǎn)的振動(dòng)速度，并以此為聲學(xué)邊界條件，在LMS Virtual.Lab軟件中利用間接邊界元法計(jì)算了輪胎的振動(dòng)輻射聲壓，同時(shí)考察了胎壓以及 胎側(cè)材料等對(duì)輪胎振動(dòng)聲輻射的影響。結(jié)果表明輪胎的振動(dòng)噪聲能量主要集中在各特征頻 率，胎面和胎側(cè)的振動(dòng)是輪胎振動(dòng)聲輻射的主要噪聲源。石煥文等將輪胎模態(tài)的有限元分 析結(jié)果導(dǎo)入邊界元軟件，求解了輪胎在徑向激勵(lì)下的輻射噪聲。同濟(jì)大學(xué)盛云等基于聲學(xué) 傳遞向量技術(shù)，結(jié)合有限元和邊界方法對(duì)輪胎的輻射噪聲進(jìn)行了分析，計(jì)算得到了簡(jiǎn)諧激 勵(lì)下的輪胎振動(dòng)輻射噪聲。Nakajima首度將有限元和邊界元法聯(lián)合用于輪胎振動(dòng)輻射噪聲 的仿真計(jì)算，但其并沒(méi)有明確交代輪胎滾動(dòng)過(guò)程中所受激勵(lì)力的大小?，F(xiàn)階段對(duì)于輪胎振 動(dòng)輻射噪聲的預(yù)測(cè)方法還有待完善，定量分析輪胎外輪廓振動(dòng)對(duì)其振動(dòng)輻射噪聲貢獻(xiàn)度大 小的研宄尚顯不足。因此，為提高輪胎振動(dòng)輻射噪聲的預(yù)測(cè)精度以及定量分析出輪胎外輪 廓結(jié)構(gòu)振動(dòng)對(duì)噪聲的貢獻(xiàn)大小，亟需尋找一種輪胎振動(dòng)輻射噪聲的預(yù)測(cè)方法及輪胎外輪廓 各部件振動(dòng)對(duì)噪聲貢獻(xiàn)大小的分析方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于聲學(xué)貢獻(xiàn)度理論的輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度分析 方法，該方法不僅能夠方便合理的計(jì)算出輪胎在路面滾動(dòng)受到路面激勵(lì)時(shí)場(chǎng)點(diǎn)的A計(jì)權(quán)聲 壓值，而且能夠定量的分析出輪胎外輪廓結(jié)構(gòu)振動(dòng)對(duì)其噪聲水平的貢獻(xiàn)度。
[0005] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為，一種輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度分析方法，其特征在于， 劃分輪胎聲學(xué)網(wǎng)格外輪廓，分析聲學(xué)傳遞向量；導(dǎo)入輪胎模態(tài)的有限元分析結(jié)果及輪胎與 路面間頻域內(nèi)的徑向激勵(lì)力，通過(guò)輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格分析輪胎模態(tài)參與因子；運(yùn)用模態(tài)聲學(xué)傳 遞向量技術(shù)分析輪胎振動(dòng)輻射噪聲和輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度；具體步驟為： A)通過(guò)ABAQUS、Ansys、Nastran、I-Deas或LS-Dyna有限元軟件，在額定氣壓、額定載 荷下，獲取輪胎受載變形后的三維有限元網(wǎng)格，即為輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格；在Hypermesh軟件中提 取輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的面網(wǎng)格，并且補(bǔ)全輪輞部分的網(wǎng)格，即獲得輪胎聲學(xué)網(wǎng)格；利用ABAQUS、 Ansys、Nastran、I-Deas或LS-Dyna獲得輪胎模態(tài)有限元分析結(jié)果；輪胎與路面間時(shí)域內(nèi)的 徑向激勵(lì)力由ABAQUS軟件模擬得到，并通過(guò)傅里葉變換將時(shí)域內(nèi)的徑向激勵(lì)力轉(zhuǎn)化為頻 域內(nèi)的徑向激勵(lì)力。
[0006]B)所述劃分輪胎外輪廓分析聲學(xué)傳遞向量，具體是，利用聲學(xué)軟件LMSVirtual.Lab，將輪胎聲學(xué)網(wǎng)格外輪廓結(jié)構(gòu)劃分為胎面、上胎側(cè)、中胎側(cè)、下胎側(cè)、耐磨膠和輪輞六個(gè) 部件，并將六個(gè)部件設(shè)置成一個(gè)單元組；其中，胎面為輪胎與路面接觸的區(qū)域；將輪胎胎側(cè) 部分均勻的劃分為三部分，靠近胎面處的部分為上胎側(cè)，靠近輪輞處的部分為下胎側(cè)，中 間部分為中胎側(cè)；耐磨膠為輪胎與輪輞配合的區(qū)域；定義路面為剛性反射部件，按照GB/ T3767-1999《聲學(xué)-聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)-反射面上方近似自由場(chǎng)的工程法》標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)置噪聲觀測(cè)點(diǎn)，利用聲學(xué)軟件LMSVirtual.Lab分析20Hz到500Hz頻率范圍內(nèi)的聲學(xué) 傳遞向量。
[0007] C)所述分析輪胎模態(tài)參與因子，具體是，在聲學(xué)軟件LMSVirtual.Lab中，將步 驟A)中得到的輪胎模態(tài)有限元分析結(jié)果導(dǎo)入步驟A)中得到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中，在輪胎與 路面接觸區(qū)域的中心點(diǎn)處施加垂直于路面的頻域內(nèi)的徑向激勵(lì)力，所述頻域內(nèi)的徑向激勵(lì) 力為步驟A)中得到，利用聲學(xué)軟件LMSVirtual.Lab分析輪胎在20Hz到500Hz頻率范圍 內(nèi)的模態(tài)參與因子。
[0008]D)所述分析輪胎振動(dòng)輻射噪聲，具體為，將步驟C)分析得到的模態(tài)參與因子結(jié) 果導(dǎo)入步驟B)中得到的聲學(xué)傳遞向量中，通過(guò)數(shù)據(jù)映射轉(zhuǎn)移將步驟A)中得到的輪胎模 態(tài)有限元分析結(jié)果映射轉(zhuǎn)移到步驟A)中得到的輪胎聲學(xué)網(wǎng)格中，得到數(shù)據(jù)映射轉(zhuǎn)移后的 結(jié)果；其中，數(shù)據(jù)映射轉(zhuǎn)移的具體分析方法為：在輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上，以其中一節(jié)點(diǎn)為圓心， d為半徑的圓內(nèi)，尋找最多i個(gè)輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)，并作為輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上節(jié)點(diǎn)的原始 數(shù)據(jù)。若在該圓內(nèi)尋找到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)數(shù)多于或等于I個(gè)，則選用距離圓心最近 的i個(gè)節(jié)點(diǎn)作為輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上節(jié)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)；若在該圓內(nèi)尋找到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的 節(jié)點(diǎn)數(shù)少于：個(gè)，即選用在該圓內(nèi)尋找到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)作為輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上節(jié) 點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)。則輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上某節(jié)點(diǎn)的輪胎模態(tài)有限元分析結(jié)果為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度分析方法，其特征在于，劃分輪胎聲學(xué)網(wǎng)格外輪廓，分析 聲學(xué)傳遞向量；導(dǎo)入輪胎模態(tài)的有限元分析結(jié)果及輪胎與路面間頻域內(nèi)的徑向激勵(lì)力，通 過(guò)輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格分析輪胎模態(tài)參與因子；運(yùn)用模態(tài)聲學(xué)傳遞向量技術(shù)分析輪胎振動(dòng)輻射噪 聲和輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度分析方法，其特征在于，具體步 驟為： A) 通過(guò)ABAQUS、Ansys、Nastran、I-Deas或LS-Dyna有限元軟件，在額定氣壓、額定載 荷下，獲取輪胎受載變形后的三維有限元網(wǎng)格，即為輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格；在Hypermesh軟件中提 取輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的面網(wǎng)格，并且補(bǔ)全輪輞部分的網(wǎng)格，即獲得輪胎聲學(xué)網(wǎng)格；利用ABAQUS、 Ansys、Nastran、I-Deas或LS-Dyna獲得輪胎模態(tài)有限元分析結(jié)果；輪胎與路面間時(shí)域內(nèi)的 徑向激勵(lì)力由ABAQUS軟件模擬得到，并通過(guò)傅里葉變換將時(shí)域內(nèi)的徑向激勵(lì)力轉(zhuǎn)化為頻 域內(nèi)的徑向激勵(lì)力； B) 所述劃分輪胎外輪廓分析聲學(xué)傳遞向量，具體是，利用聲學(xué)軟件LMS Virtual. Lab， 將輪胎聲學(xué)網(wǎng)格外輪廓結(jié)構(gòu)劃分為胎面、上胎側(cè)、中胎側(cè)、下胎側(cè)、耐磨膠和輪輞六個(gè)部 件，并將六個(gè)部件設(shè)置成一個(gè)單元組；其中，胎面為輪胎與路面接觸的區(qū)域；將輪胎胎側(cè) 部分均勻的劃分為三部分，靠近胎面處的部分為上胎側(cè)，靠近輪輞處的部分為下胎側(cè)，中 間部分為中胎側(cè)；耐磨膠為輪胎與輪輞配合的區(qū)域；定義路面為剛性反射部件，按照GB/ T3767-1999《聲學(xué)-聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)-反射面上方近似自由場(chǎng)的工程法》標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)置噪聲觀測(cè)點(diǎn)，利用聲學(xué)軟件LMS Virtual. Lab分析20Hz到500Hz頻率范圍內(nèi)的聲學(xué) 傳遞向量； C) 所述分析輪胎模態(tài)參與因子，具體是，在聲學(xué)軟件LMS Virtual. Lab中，將步驟A) 中得到的輪胎模態(tài)有限元分析結(jié)果導(dǎo)入步驟A)中得到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中，在輪胎與路面接 觸區(qū)域的中心點(diǎn)處施加垂直于路面的頻域內(nèi)的徑向激勵(lì)力，所述頻域內(nèi)的徑向激勵(lì)力為步 驟A)中得到，利用聲學(xué)軟件LMS Virtual. Lab分析輪胎在20Hz到500Hz頻率范圍內(nèi)的模 態(tài)參與因子； D) 所述分析輪胎振動(dòng)輻射噪聲，具體為，將步驟C)分析得到的模態(tài)參與因子結(jié)果 導(dǎo)入步驟B)中得到的聲學(xué)傳遞向量中，通過(guò)數(shù)據(jù)映射轉(zhuǎn)移將步驟A)中得到的輪胎模態(tài) 有限元分析結(jié)果映射轉(zhuǎn)移到步驟A)中得到的輪胎聲學(xué)網(wǎng)格中，得到數(shù)據(jù)映射轉(zhuǎn)移后的 結(jié)果；其中，數(shù)據(jù)映射轉(zhuǎn)移的具體分析方法為：在輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上，以其中一節(jié)點(diǎn)為圓心， ??為半徑的圓內(nèi)，尋找最多：個(gè)輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)，并作為輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上節(jié)點(diǎn)的原始 數(shù)據(jù)；若在該圓內(nèi)尋找到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)數(shù)多于或等于：個(gè)，則選用距離圓心最近 的i個(gè)節(jié)點(diǎn)作為輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上節(jié)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)；若在該圓內(nèi)尋找到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的 節(jié)點(diǎn)數(shù)少于i個(gè)，即選用在該圓內(nèi)尋找到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的節(jié)點(diǎn)作為輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上節(jié) 點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)；則輪胎聲學(xué)網(wǎng)格上某節(jié)點(diǎn)的輪胎模態(tài)有限元分析結(jié)果為：
其中，4、rf2、... 4為尋找到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的第i個(gè)節(jié)點(diǎn)到圓心的距離；召、芎 、...石為尋找到的輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的第1個(gè)節(jié)點(diǎn)的輪胎模態(tài)有限元分析信息；SargM為輪 胎聲學(xué)網(wǎng)格上節(jié)點(diǎn)的模態(tài)有限元分析信息；取20mm - 30mm，：取2- 4 ; 然后，通過(guò)步驟B)中得到的聲學(xué)傳遞向量、六個(gè)部件組成的單元組和步驟D)中得到的 數(shù)據(jù)映射轉(zhuǎn)移后的結(jié)果，利用聲學(xué)軟件LMS Virtual. Lab分析模態(tài)聲學(xué)傳遞向量、輪胎外 輪廓各部件的聲壓幅值和相位； E) 分析步驟B)中得到的噪聲觀測(cè)點(diǎn)處的1/3倍頻A計(jì)權(quán)輪胎振動(dòng)輻射噪聲及場(chǎng)點(diǎn)頻 響函數(shù)曲線，具體方法為：
其中，P為輪胎振動(dòng)輻射噪聲，?為頻率，為模態(tài)聲學(xué)傳遞向量， 為由模態(tài)參與因子構(gòu)成的向量；{Μ?ΤΤ(的f = Ω8 +{?/ΜΡ(妁），Ωκ為輪胎 模態(tài)有限元分析結(jié)果在輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格表面法線方向上的分矢量組成的矩陣； F) 所述輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度分析的具體方法為，通過(guò)步驟Ε)中得到的噪聲觀測(cè)點(diǎn)處 的場(chǎng)點(diǎn)頻響函數(shù)曲線，分析曲線中峰值聲壓所對(duì)應(yīng)的頻率；然后，提取峰值聲壓所對(duì)應(yīng)頻率 下的輪胎外輪廓各個(gè)部件及總貢獻(xiàn)的聲壓幅值和相位；最后，運(yùn)用幅值-相位法分析輪胎 外輪廓各部件的聲學(xué)特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度分析方法，其特征在于，所述步 驟F中幅值-相位法分析輪胎外輪廓各部件的聲學(xué)特性的具體分析方法為：若輪胎外輪廓 各個(gè)部件的相位與總貢獻(xiàn)的相位一致，則該部件為聲學(xué)正貢獻(xiàn)部件，反之則為聲學(xué)負(fù)貢獻(xiàn) 部件；對(duì)比各個(gè)部件的聲壓幅值大小，若某個(gè)聲學(xué)正貢獻(xiàn)部件的聲壓幅值最大，則該部件為 主最大聲學(xué)正貢獻(xiàn)部件，若某個(gè)聲學(xué)負(fù)貢獻(xiàn)部件的聲壓幅值最大，則該部件為主最大聲學(xué) 負(fù)貢獻(xiàn)部件。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輪胎外輪廓聲學(xué)貢獻(xiàn)度分析方法，涉及輪胎降噪領(lǐng)域。分析方法包括三個(gè)部分：劃分輪胎聲學(xué)網(wǎng)格外輪廓，分析聲學(xué)傳遞向量；導(dǎo)入輪胎模態(tài)的有限元分析結(jié)果及施加輪胎在路面穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)時(shí)所受的徑向激勵(lì)力，通過(guò)輪胎結(jié)構(gòu)網(wǎng)格分析輪胎的模態(tài)參與因子；通過(guò)模態(tài)聲學(xué)傳遞向量技術(shù)分析輪胎振動(dòng)輻射噪聲和輪胎外輪廓的聲學(xué)貢獻(xiàn)度。本發(fā)明由于充分考慮了輪胎在路面穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)時(shí)所受的徑向激勵(lì)力及輪胎的固有頻率和振型等特征，可以分析得到輪胎振動(dòng)輻射噪聲及輪胎外輪廓各個(gè)部件對(duì)其噪聲水平的貢獻(xiàn)度。本方法適用于輪胎振動(dòng)輻射噪聲的預(yù)測(cè)及輪胎外輪廓各部件的聲學(xué)貢獻(xiàn)度分析。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號(hào)】CN104765906
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510094007
【發(fā)明人】楊建 , 王國(guó)林, 裴曉朋, 周海超, 趙璠
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月3日