[发明专利]一种多层CFRP结构平板的振动声学分析方法

说明书

本发明涉及一种多层CFRP结构平板的振动声学分析方法，包括以下步骤：S1、获取多层CFRP结构平板的材料参数和结构参数，建立有限元模型；S2、设置有限元模型的边界条件和频率范围，用有限元求解器对其进行求解，得到多层CFRP结构平板的模态；S3、建立与所述多层CFRP结构平板相同尺寸的平板模型并对其赋予CFRP材料属性，在平板模型的两侧分别建立声源腔和接收腔，生成统计能量分析模型，通过统计能量分析得到多层CFRP结构平板的声传递损失。与现有技术相比，本发明应用HyperMesh软件和VAOne软件进行模态分析和声传递损失分析，仿真计算精确便捷，工程实用价值高。

技术领域

本发明涉及平板结构的模态分析以及声学性能优化的领域，尤其是涉及一种多层CFRP结构平板的振动声学分析方法。

背景技术

采用高性能纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)部分代替传统金属材料是目前汽车实现轻量化最有效的途径。CFRP作为汽车轻量化结构材料代替金属材料，其在性能上完全可以满足要求。使用CRRP代替铝材料将使构件的隔声性能发生变化。为减少车内噪声，需要对板件及声学包的隔声性能进行分析与优化，目前缺少对多层结构板的全频率振动声学分析，不利于声学包的优化。

有限元法(finite element method，FEM)，有时被称为有限元分析(finiteelement analysis，FEA)是一种用于寻求偏微分方程(partial differential equations，PDE)以及积分方程的近似解法的数值方法。目前，许多不同的领域已经将有限元分析当做能够随时应用的工具，在轻工业和重工业的几乎每个层面，有限元分析都可以被用于加快设计、提高生产能力和效率以及优化产品性能。具有挑战性的有限元分析任务之一是仿真受到外部激励的结构的声学响应(如噪音)。解决结构声学响应问题的一般方法涉及到在振动和声学分析中求解方程。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多层CFRP结构平板的振动声学分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多层CFRP结构平板的振动声学分析方法，包括以下步骤：

S1、获取多层CFRP结构平板的材料参数和结构参数，建立有限元模型；

S2、设置有限元模型的边界条件和频率范围，用有限元求解器对其进行求解，得到多层CFRP结构平板的模态；

S3、建立与所述多层CFRP结构平板相同尺寸的平板模型并对其赋予CFRP材料属性，在平板模型的两侧分别建立声源腔和接收腔，生成统计能量分析模型，通过统计能量分析得到多层CFRP结构平板的声传递损失。

优选的，所述有限元模型的边界条件为多层CFRP结构平板的短边一侧六个自由度的约束。

优选的，所述有限元模型的频率范围为0～200Hz。

优选的，所述步骤S3中声源腔设置的频率范围为100～10000Hz。

优选的，所述多层CFRP结构平板的材料参数和结构参数包括：纵向弹性模量、横向弹性模量、密度、泊松比、剪切模量、横向剪切模量、纵向剪切模量、纵向热膨胀系数、横向热膨胀系数以及CFRP平板每层的厚度及角度分布。

优选的，所述声源腔内设置有声源激励，所述声源激励为1Pa的约束声压。

优选的，所述平板模型与所述声源腔面连接。

优选的，所述声源腔和接收腔的阻尼因子都设为1％。