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[摘 要]国家汽车工程事业的不断进步与发展，极大地促进了乘用车声学包设计技术的飞跃。研究乘用车声学包设计开发与优化技术，有助于更好地提升设计水平，从而保证整体效果。文章首先对相关内容做了概述，分析了声学包开发流程，并结合相关实践经验，分别从标杆车解析等多个方面就某车型声学包的开发进行了研究。
[关键词]乘用车声学包；设计开发；优化；技术
中图分类号：TB533 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0358-01
1 前言
随着乘用车声学包应用条件的不断变化，对其设计开发与优化技术提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。
2 概述
一般乘用车声学包是指具有降低内部声压尤其是空气声声压的声学部件的组合。对一般乘用车而言，声学封包主要包括发动机室内吸声件、乘员室内吸声或隔声件、后行李箱吸声和隔声件、各种声学密封件等。车辆的声学包是对车内声学特征产生影响的重要组成部分。利用声学包，不仅能降低车内噪声水平，而且可以调节车内的声品质，以满足客户的心理期待。对于实现整车级声学目标而言，声学包装的定义、设计和开发是至关重要的。在很多情况下，声学包装的开发都是在实际样车和声学包部件的基础上通过试验进行的，但真正更有价值的方法是如何在设计的早期阶段就具备开发声学包部件的能力，即通过使用分析工具根据整车级目标定义对声学包部件的要求和需要达到的指标。统计能量分析作为处理中高频声学分析的方法已成功应用于乘用车声学包的开发设计和优化过程中。
3 声学包开发流程
3.1 标杆车解析
包括标杆车不同工况下车内声响应的测试、各工况下车外声载荷分布测量、声学包分布特征解析、各种声学部件的材料和物理属性的测定、车身不同位置金属材料属性和厚度确认、基于标杆车的整车开发目标定义。
3.2 标杆车SEA模型建立及调校
包括建立统计能量分析（SEA）所需的数据库、根据载荷分布划分子结构和子空间建立SEA模型、复杂结构件模拟、部件及整车泄漏模拟、阻尼处理模拟等，以及SEA模型有效性的验证。
3.3 SEA模型移植
该部分工作主要为将标杆车SEA模型移植至待开发模型，此时由于在模型开发中，对待开发车型，只有金属车身是精确的，其它结構、声学参数和载荷都是大致的。当有样车后，模型需校正。为此，要对产品车进行重复标杆车的测量，并基于此进行声学包目标定义及开发。
3.4 声学包的优化
基于移值完成的待开发车声学包模型，进行优化目标的确定（降低成本，减轻质量，提高性能等），确立具体到各个部件声学性能目标值的优化方案。
4 某车型声学包开发
以某车型声学包正向开发为例，详细介绍了整车声学包开发的流程及优化方法，文中所使用数据及图片均为该车型声学包开发设计中所使用。
4.1 标杆车解析
在基于标杆车的声学包模拟开发过程中，需详细解析标杆车声学包结构特性、车身结构特性、车内声学特性等。主要采用试验方法获取SEA模型所需的输入参数及边界条件，包括不同工况车内声响应测试、主要声源声功率测试、车身声载荷分布测试、内饰材料吸隔声性能测试等。在标杆车解析的基础上，初步定义待开发车型车内噪声目标值及内饰件声学性能目标水平，同时考虑整车其他子系统的声学性能目标，如进排气系统等。
4.2 标杆车声学包SEA模型搭建及调校
4.2.1 SEA子系统建立
依据载荷分布一致原则、模型简化原则及关注位置细划原则进行SEA子系统划分，同时，考虑整车泄漏的施加，完成标杆车型SEA模型。
4.2.2 SEA子系统参数定义
子系统参数定义包括车身结构钣金件材料属性定义（材料弹性模量、泊松比、密度、结构厚度）、声腔特性定义（可直接采用测试损耗因子或来自于吸声材料、内饰件声学特性（吸声系数、插入损失等））以及复杂部件的模态密度、内损耗因子等。
4.2.3 SEA模型载荷施加
将不同工况下测取的声载荷施加于对应的外场空间子系统。声载通过面连接向车内传递引起车内声响应。
4.2.4 SEA模型调校
完成SEA模型搭建后，需对模型的有效性进行验证，即调校SEA模型。对SEA模型的调校可遵循以下原则：
（1）静声载下声学包处理（Noise Control Treatment，NCT）和内部空间声吸收（与测得的混响时间）结果对比，调整NCT设置。
（2）静声载下预测值和实验值对比，调整泄露与结构辐射特性等。
（3）将静载调校模型运用于动载预测，调校损耗因子及对前期调整参数进行综合平衡。
对SEA模型调校使之满足对车内声场预测及优化的作用，同时要求该SEA模型对声学包特性的改变敏感且预测误差控制在一定范围内。在模型调校完成后，获得车内预测声压与实测声压间的误差Δ值。
4.3 SEA模型移植
基于标杆车SEA模型，通过声学包定义与结构形式调整，以完成待开发车型SEA模型的移植，在此基础上进行待开发车型车内声响应预测及声学包开发优化。SEA模型从标杆车向待开发车的移值需经过以下阶段：
（1）基于声功率测试的声载荷等效放大，并基于标杆车SEA模型进行待开发车型车内声场预测；
（2）基于待开发车型车内声场预测结果，进行待开发车型内饰件声学性能的目标修正及方案验证；
（3）移植关键子结构的SEA模型（如防火墙等），并基于子结构隔声量测试结果进行调校；
（4）整车SEA模型移植，调整junction及内饰分布、吸隔声参数等；
（5）基于静态声载荷的SEA模型调校及Δ值修正；
（6）施加动态声载荷，并加入修正后的Δ值，进行车内声场预测。
4.4 声学包优化
（1）整车声学包优化。对车内所有声学部件性能、分布、结构等进行优化，以满足整车声学性能的要求，或减重和成本控制的要求。
（2）部件声学包优化。对不同内饰件材料、结构、位置、覆盖水平等进行优化，以满足不同内饰件的性能目标。
（3）管道声学包优化。包括车身侧围的旁路空腔与车身侧通道封堵设计优化（材料、位置、结构形状等）。
基于各子系统能量输入输出的功率流，可进行声学包减重、降本及性能优化，优化内容主要包括声学材料结构优化（单层、双层、多层结构）；声学材料类型优化（材料属性、孔隙率、流阻等）；内饰件位置优化（布置位置、覆盖率等）；通道封堵（A/B/C柱等通道隔断位置优化）等。
基于以上思想，对待开发车型声学包声学性能进行优化，同时对地毯进行减重优化。优化声学包性能后，60km/h工况车内噪声已较原水平下降了2dB以上，除2500-4000Hz略高于标杆车约1dB外，已基本达到标杆车水平。而在此基础上进行的地毯减重优化，对车内声场贡献很小，仍能满足目标要求。
5 结束语
通过对乘用车声学包设计开发与优化问题的研究，我们可以发现，该项工作良好实践效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从乘用车声学包设计的客观实际出发，研究制定最为符合实际的优化技术实施方案。
参考文献
[1] 靳晓雄，叶武平，丁玉兰.基于统计能量分析法的轿车内室噪声优化与控制[J].同济大学学报.2017（11）：60-62.
[2] 李晓政，黄其柏，陆森林.车辆室内噪声的统计能量分析优化仿真[J].噪声与振动控制.2017（01）：115-116.
[3] 夏恒，宫镇，王勇.关于高速车辆内部气流噪声计算方法的研究[J].汽车工程.2016（21）：88-89.
[关键词]乘用车声学包；设计开发；优化；技术
中图分类号：TB533 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0358-01
1 前言
随着乘用车声学包应用条件的不断变化，对其设计开发与优化技术提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。
2 概述
一般乘用车声学包是指具有降低内部声压尤其是空气声声压的声学部件的组合。对一般乘用车而言，声学封包主要包括发动机室内吸声件、乘员室内吸声或隔声件、后行李箱吸声和隔声件、各种声学密封件等。车辆的声学包是对车内声学特征产生影响的重要组成部分。利用声学包，不仅能降低车内噪声水平，而且可以调节车内的声品质，以满足客户的心理期待。对于实现整车级声学目标而言，声学包装的定义、设计和开发是至关重要的。在很多情况下，声学包装的开发都是在实际样车和声学包部件的基础上通过试验进行的，但真正更有价值的方法是如何在设计的早期阶段就具备开发声学包部件的能力，即通过使用分析工具根据整车级目标定义对声学包部件的要求和需要达到的指标。统计能量分析作为处理中高频声学分析的方法已成功应用于乘用车声学包的开发设计和优化过程中。
3 声学包开发流程
3.1 标杆车解析
包括标杆车不同工况下车内声响应的测试、各工况下车外声载荷分布测量、声学包分布特征解析、各种声学部件的材料和物理属性的测定、车身不同位置金属材料属性和厚度确认、基于标杆车的整车开发目标定义。
3.2 标杆车SEA模型建立及调校
包括建立统计能量分析（SEA）所需的数据库、根据载荷分布划分子结构和子空间建立SEA模型、复杂结构件模拟、部件及整车泄漏模拟、阻尼处理模拟等，以及SEA模型有效性的验证。
3.3 SEA模型移植
该部分工作主要为将标杆车SEA模型移植至待开发模型，此时由于在模型开发中，对待开发车型，只有金属车身是精确的，其它结構、声学参数和载荷都是大致的。当有样车后，模型需校正。为此，要对产品车进行重复标杆车的测量，并基于此进行声学包目标定义及开发。
3.4 声学包的优化
基于移值完成的待开发车声学包模型，进行优化目标的确定（降低成本，减轻质量，提高性能等），确立具体到各个部件声学性能目标值的优化方案。
4 某车型声学包开发
以某车型声学包正向开发为例，详细介绍了整车声学包开发的流程及优化方法，文中所使用数据及图片均为该车型声学包开发设计中所使用。
4.1 标杆车解析
在基于标杆车的声学包模拟开发过程中，需详细解析标杆车声学包结构特性、车身结构特性、车内声学特性等。主要采用试验方法获取SEA模型所需的输入参数及边界条件，包括不同工况车内声响应测试、主要声源声功率测试、车身声载荷分布测试、内饰材料吸隔声性能测试等。在标杆车解析的基础上，初步定义待开发车型车内噪声目标值及内饰件声学性能目标水平，同时考虑整车其他子系统的声学性能目标，如进排气系统等。
4.2 标杆车声学包SEA模型搭建及调校
4.2.1 SEA子系统建立
依据载荷分布一致原则、模型简化原则及关注位置细划原则进行SEA子系统划分，同时，考虑整车泄漏的施加，完成标杆车型SEA模型。
4.2.2 SEA子系统参数定义
子系统参数定义包括车身结构钣金件材料属性定义（材料弹性模量、泊松比、密度、结构厚度）、声腔特性定义（可直接采用测试损耗因子或来自于吸声材料、内饰件声学特性（吸声系数、插入损失等））以及复杂部件的模态密度、内损耗因子等。
4.2.3 SEA模型载荷施加
将不同工况下测取的声载荷施加于对应的外场空间子系统。声载通过面连接向车内传递引起车内声响应。
4.2.4 SEA模型调校
完成SEA模型搭建后，需对模型的有效性进行验证，即调校SEA模型。对SEA模型的调校可遵循以下原则：
（1）静声载下声学包处理（Noise Control Treatment，NCT）和内部空间声吸收（与测得的混响时间）结果对比，调整NCT设置。
（2）静声载下预测值和实验值对比，调整泄露与结构辐射特性等。
（3）将静载调校模型运用于动载预测，调校损耗因子及对前期调整参数进行综合平衡。
对SEA模型调校使之满足对车内声场预测及优化的作用，同时要求该SEA模型对声学包特性的改变敏感且预测误差控制在一定范围内。在模型调校完成后，获得车内预测声压与实测声压间的误差Δ值。
4.3 SEA模型移植
基于标杆车SEA模型，通过声学包定义与结构形式调整，以完成待开发车型SEA模型的移植，在此基础上进行待开发车型车内声响应预测及声学包开发优化。SEA模型从标杆车向待开发车的移值需经过以下阶段：
（1）基于声功率测试的声载荷等效放大，并基于标杆车SEA模型进行待开发车型车内声场预测；
（2）基于待开发车型车内声场预测结果，进行待开发车型内饰件声学性能的目标修正及方案验证；
（3）移植关键子结构的SEA模型（如防火墙等），并基于子结构隔声量测试结果进行调校；
（4）整车SEA模型移植，调整junction及内饰分布、吸隔声参数等；
（5）基于静态声载荷的SEA模型调校及Δ值修正；
（6）施加动态声载荷，并加入修正后的Δ值，进行车内声场预测。
4.4 声学包优化
（1）整车声学包优化。对车内所有声学部件性能、分布、结构等进行优化，以满足整车声学性能的要求，或减重和成本控制的要求。
（2）部件声学包优化。对不同内饰件材料、结构、位置、覆盖水平等进行优化，以满足不同内饰件的性能目标。
（3）管道声学包优化。包括车身侧围的旁路空腔与车身侧通道封堵设计优化（材料、位置、结构形状等）。
基于各子系统能量输入输出的功率流，可进行声学包减重、降本及性能优化，优化内容主要包括声学材料结构优化（单层、双层、多层结构）；声学材料类型优化（材料属性、孔隙率、流阻等）；内饰件位置优化（布置位置、覆盖率等）；通道封堵（A/B/C柱等通道隔断位置优化）等。
基于以上思想，对待开发车型声学包声学性能进行优化，同时对地毯进行减重优化。优化声学包性能后，60km/h工况车内噪声已较原水平下降了2dB以上，除2500-4000Hz略高于标杆车约1dB外，已基本达到标杆车水平。而在此基础上进行的地毯减重优化，对车内声场贡献很小，仍能满足目标要求。
5 结束语
通过对乘用车声学包设计开发与优化问题的研究，我们可以发现，该项工作良好实践效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从乘用车声学包设计的客观实际出发，研究制定最为符合实际的优化技术实施方案。
参考文献
[1] 靳晓雄，叶武平，丁玉兰.基于统计能量分析法的轿车内室噪声优化与控制[J].同济大学学报.2017（11）：60-62.
[2] 李晓政，黄其柏，陆森林.车辆室内噪声的统计能量分析优化仿真[J].噪声与振动控制.2017（01）：115-116.
[3] 夏恒，宫镇，王勇.关于高速车辆内部气流噪声计算方法的研究[J].汽车工程.2016（21）：88-89.