城市公交车驾乘室结构低频噪声分析与改进

本研究以某城市公交车驾乘室结构低频噪声为研究对象，基于驾乘室声–固耦合模型对驾乘室进行声学响应分析，确定主要的声压峰值频率为46 Hz和192 Hz；并结合板件贡献量法确定引起驾乘室声压峰值的车身板件；通过对目标板件左侧围中、前地板敷设阻尼材料，对后车门和6号左侧玻璃增厚1 mm处理抑制板件的振动，改善了驾乘室结构低频噪声。仿真验证结果表明，在20~200 Hz范围，峰值频率处声压下降较明显且四个测点总声压下降了0.34~3.24 dB(A)，表明具有针对性的改进贡献量较大的车身板件对改善驾乘室结构低频噪声具有良好的降噪效果，为同类型城市公交车驾乘室低频噪声的改善提供参考价值。

随着国内汽车行业的快速发展，人们对汽车的乘坐舒适性要求越来越高，公交车在运行过程中由于路面不平、发动机转动等激励会造成车身板件振动向驾乘室辐射噪声，若驾乘人员长时间处于恶劣的声学环境中，容易造成心跳加速、恶心头痛、反应迟钝等症状，对人们的身体健康产生严重的伤害[1] [2]。驾乘室结构低频噪声的研究中，车身板件的振动直接影响驾乘人员耳旁噪声，通过在车身板件上敷设阻尼能够有效抑制板件的振动，改善驾乘室声学环境[3] [4]。板件贡献量法能够准确判断在不同频率处车身板件对驾乘人员耳旁的声压贡献量，因此，应用板件贡献量分析方法确定对主要的声压峰值贡献较大的车身板件，具有针对性地分析改进声压贡献量大的车身板件，是改善驾乘室声学环境的重要研究方法之一[5]。

针对城市公交车驾乘室，建立车身结构与声腔耦合的声–固耦合边界元模型，基于耦合声学边界元法对驾乘人员耳旁测点进行声压频率响应分析，确定主要声压峰值频率。并应用板件贡献量法，确定对声压峰值贡献较大的车身板件，在后顶棚、左侧围中以及前地板处敷设阻尼，对后车门和6 号左侧玻璃加厚处理，改善了驾乘室声学环境。

2. 驾乘室耦合模型建立与声学分析 2.1. 建立驾乘室声–固耦合模型 以某城市公交车为研究对象，结合Catia 与Hypermesh 建立驾乘室声–固耦合模型。考虑到模型建立、仿真分析的效率，忽略装配工艺孔洞、小的连接件等对驾乘室结构性能影响较小的结构件[6] [7]。车身结构采用壳单元shell63 模拟， 连接方式采用刚性单元Rigid 模拟， 车身骨架网格划分平均尺寸50 mm， 车身蒙皮、玻璃等板件平均尺寸80 mm；声腔网格单元平均尺寸设置为80 mm，并赋予三维流体单元属性，空气密度以及速度等，并将车身结构与声腔耦合建立驾乘室声–固耦合模型，如图1 所示。