汽车消声器模态分析及优化

主要工作是为了分析研究汽车消声器振动的固有振动频率范围以及其振动频率特性，首先尝试在SolidWorks系统中建立一个消声器振的线性几何模型；再然后通过将其直接导入到计算机ABAQUS系统中对系统进行的有限元数值分析，进行了约束和模态的分析，求得汽车消声器共振的前后6个阶的固有振幅频率，并由此对前后每个阶共振的基本振型特征进行了量化描述；最后，在能够保证现有消声器性能结构与技术参数性能不变的前提情况下，对国内现有产品的消声器结构提出来了以下几种优化的设计和结构建议并分别进行对比分析。

汽车消声器是减少汽车噪音污染中的重要部件。当发动机开始运行时，气缸内部产出高速、高温的废气，这些废气由排气口排出，将会形成低频和周期性的噪声，亦可以称之为基频排气噪声，也是汽车发动机最为主要的噪声来源[1]。在汽车消声器相关研究中，宫建国[2]等人利用Sysnoise 软件对一汽车消声器进行声场计算，得到消声器的声压分布和传递损失曲线；对消声器结构进行改进，在其内部增设一块隔板和两个穿孔管，并对改进结构进行数值计算。结果表明改进消声器的消声效果良好。朱中辉[3]基于COMSOL 软件建立了某型消声器的声学仿真模型， 然后研究了消声器的主要结构参数对其传声损失的影响，最后基于正交试验理论对消声器的结构参数进行了优化设计研究。张士伟[4]针对某汽车抗性消声器， 研究多腔汽车消声器进出口轴向角度对消声性能的影响规律。

采用声学有限元法，借助于VirtualLab声学仿真软件，计算消声器进气管伸进长度、第二腔室支撑板间距等结构参数改变时的消声性能，与原消声器相比，改进后的消声器具有良好的消声性能。

那么现在对于分析汽车消声器系统的噪声振动特性问题以及进行相关的结构优化设计目前主要采用有以下两种主要方法，一种主要就是实验法，另外一种主要就是基于有限元分析软件对系统进行一个仿真实验， 根据最终得到的仿真数据进行系统结构参数的优化设计， 本文主要就是通过基于ABAQUS 有限元分析的软件来对汽车消声器结构进行约束的模态的分析，为了能够提高其固有频率，避免与发动机以及路面产生的外界激励发生共振。

2. 汽车消声器模型建立 首先需要在SOLIDWORKS 软件中建立一个汽车消声器的三维几何模型， 然后再导入到软件ABAQUS中进行模态分析。如图1、图2 所示。

Figure 1. Muffler model profile 图1. 消声器模型剖面图