[发明专利]基于结构材料双尺度优化减小汽车顶盖振动的设计方法

说明书

本发明涉及汽车顶盖技术领域，尤其是一种基于结构材料双尺度优化减小汽车顶盖振动的设计方法，其步骤为：(1)复合材料选择；(2)铺层角度设计，得到最大固有频率；(3)选取不同顶盖板拱高度值h；(4)根据实际汽车顶盖尺寸建模；(5)ANSYS模态分析对比固有频率，本发明通过优化层合板铺层角度与汽车顶盖板板拱高度相结合，实现汽车顶盖板固有频率的提高，从而避开激励源频率和声腔的模态频率，达到减振的效果。

技术领域

本发明涉及汽车顶盖技术领域，具体领域为一种基于结构材料双尺度优化减小汽车顶盖振动的设计方法。

背景技术

汽车在使用过程中，会发生各种各样的振动噪声问题。汽车噪声是环境污染源之一，不但对车外环境产生影响，最主要的还是给车内乘员带来不舒适感，甚至伤害。汽车振动与噪声的大小是衡量汽车质量水平的重要指标，因此，汽车振动与噪声防治也是世界汽车工业的一个重要课题。顾客购买或者使用过程中接触到的是整车，因此，顾客更关心的是整车级别的振动噪声性能。全面了解汽车整车级别的振动噪声现象及产生原理，有助于更好地设计和管理整车的NVH性能。

整车级别的振动现象多种多样。根据振动的频率划分，包括低频振动、高频振动；根据振动发生的部位划分，包括转向盘振动，车身振动、地板振动等根据激励的来源划分，包括动力总成激励引起的振动、路面激励引起的振动、运动部件不平衡引起的振动等。从以上所述可知，解决汽车的振动是一项涉及整车方方面面的技术问题，包括汽车车身的结构、板材的选取、工艺水平、装配密封性等。实际上，汽车振动与噪声的大小已经反映出这辆车的质量和技术性能的高低了。因此，购车的时候要特别注意汽车运行时的振动与噪声。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于结构材料双尺度优化减小汽车顶盖振动的设计方法，以解决现有技术中汽车顶盖降噪处理不理想的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于结构材料双尺度优化减小汽车顶盖振动的设计方法，其步骤为：

(1)复合材料选择；

(2)铺层角度设计，得到最大固有频率；

(3)选取不同顶盖板拱高度值h；

(4)根据实际汽车顶盖尺寸建模；

(5)ANSYS模态分析对比固有频率。

优选的，根据步骤(1)，选取CFRP碳纤维增强复合材料。

优选的，根据步骤(2)，通过MATLAB遗传算法进行复合材料层合板铺层角度优化设计。

优选的，铺层角取值为0°、-45°、45°、90°。

优选的，对于层数为N的复合材料层压板，根据铺层角，层压板的一阶固有频率最大的数学模型如下：

Maximize：f＝(X₁，X₂，…,X_N)

Subject to：X_i＝(0°、-45°、45°、90°),i＝1…N

式中，f表示层压板的一阶固有频率，由有限元程序求得，x表示层压板的第i层的铺层角。

优选的，根据步骤(3)，通过改变薄板拱高度值h的大小，分析汽车顶盖板模态频率，研究不同顶盖板拱高度对汽车顶盖板振动特性的影响。

优选的，在保持汽车顶盖板尺寸不变，四周固支约束不变，材料属性不变的基础，通过调整h的尺寸，从而提高顶盖板板固有频率。

优选的，顶盖板尺寸计算公式为：

647.5²+(R-h)²＝R²