[发明专利]充气轮胎空腔共振噪音消减装置的设计方法

摘要

本发明公开了充气轮胎空腔共振噪音消减装置的设计方法，建立以真实轮胎内部中间腔体为基础的有限元模型，以胎面为基准向胎内划分出一个矩形凹槽，凹槽的尺寸和位置与充气轮胎中噪音消减装置的尺寸和位置相同；将凹槽底面定义为有一定厚度和流阻率的多孔层阻抗边界，且该多孔层满足Delany‑Bazley多孔材料理论模型；计算不同尺寸和流阻率情况下有限元模型在150Hz‑250Hz频段内的声压级曲线的峰值，得到轮胎空腔声压级最大值与多孔材料尺寸及流阻率的关系，以此设计轮胎空腔共振噪音消减装置；在有效降低轮胎空腔共振噪声的同时，更加优化噪音消减装置的参数选择和设计。

主权项

1.一种充气轮胎空腔共振噪音消减装置的设计方法，所述轮胎空腔是由轮胎的胎面内表面(4a)与轮辋(2a)共同形成的呈环形的轮胎空腔(9)，所述轮胎空腔共振噪音消减装置是安装在胎面内表面(4a)上的多孔材料层(1)，所述多孔材料层(1)沿轮胎周向整圈铺设，横断面呈矩形，矩形断面的多孔材料层(1)的宽度为L，厚度为C；其特征是：所述充气轮胎空腔共振噪音消减装置设计方法按如下步骤进行：步骤1：将所述轮胎空腔(9)的空腔三维模型导入有限元软件，形成空腔有限元模型，定义所述空腔有限元模型的材料为空气、空腔有限元模型中各表面均为硬声场边界，设定所述空腔有限元模型的内部压强；在所述空腔有限元模型的内圈曲面中心线的P点位置处施加激励，利用有限元软件计算获得环形轮胎空腔(9)在150Hz‑250Hz频段内P点位置处的声压级曲线S1，并提取声压级曲线S1中声压级最大值；步骤2：在所述轮胎空腔(9)的空腔三维模型中，按所述共振噪音消减装置所占据的位置划分出一个环形凹槽，形成含多孔材料三维模型，所述环形凹槽在环形轮胎空腔(9)的外圆周面上为敞口，所述环形凹槽的底面处在环形轮胎空腔(9)的腔体内；环形凹槽的凹槽深度A1等于多孔材料层(1)的材料厚度C，环形凹槽的凹槽宽度A2等于多孔材料层(1)的材料宽度L；步骤3：将所述含多孔材料三维模型导入有限元软件，形成含多孔材料有限元模型，定义所述含多孔材料有限元模型的材料为空气，定义含多孔材料有限元模型中环形凹槽的凹槽底面为多孔层阻抗边界，定义所述多孔层阻抗边界的厚度等于凹槽深度A1；其余各表面均为硬声场边界；所述多孔层符合Delany‑Bazley多孔材料理论模型；设定所述含多孔材料有限元模型的内部压强；步骤4：设定环形凹槽的凹槽深度A1和凹槽宽度A2，调整多孔层阻抗边界的流阻率A3；在含多孔材料有限元模型内圈曲面中心线的P点位置处施加激励，利用有限元软件计算获得环形轮胎空腔(9)在150Hz‑250Hz频段内P点位置处的的各不同流阻率所对应的声压级曲线S11，并提取各声压级曲线S31中声压级最大值，获得在设定的凹槽深度A1和凹槽宽度A2之下，流阻率A3与声压级最大值之间的关系曲线S32；步骤5：设定环形凹槽的凹槽深度A1和多孔层阻抗边界的流阻率A3，调整凹槽宽度A2，在含多孔材料有限元模型内圈曲面中心线的P点位置处施加激励，利用有限元软件计算获得环形轮胎空腔(9)在150Hz‑250Hz频段内P点位置处的的各不同宽度所对应的声压级曲线S21，并提取各声压级曲线S21中声压级最大值，获得在设定的凹槽深度A1和流阻率A3之下，凹槽宽度A2与声压级最大值之间的关系曲线S22；相应的方式获得在设定的凹槽宽度A2和流阻率A3之下，凹槽深度A1与声压级最大值之间的关系曲线S11。依据步骤4中所获得的流阻率A3与声压级最大值之间的关系曲线S32确定应用于所述噪音消减装置中的多孔材料层(1)的流阻率；依据步骤1中所获得的声压级曲线S1中声压级最大值，以及步骤5中所获得的凹槽深度A1与声压级最大值之间的关系曲线S11确定应用于所述噪音消减装置中的多孔材料层(1)的材料厚度C；依据步骤1中所获得的声压级曲线S1中声压级最大值，以及步骤5中所获得的凹槽宽度A2与声压级最大值之间的关系曲线S21确定应用于所述噪音消减装置中的多孔材料层(1)的材料宽度。