电动车高频噪声的挑战与声学包材料特性参数采集与分析
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与传统汽车相比,在电动车研制过程中,NVH性能工程师在高频噪声(电机高速运行噪声、风噪声和轮胎噪声等)领域面临着很多的问题与挑战。要解决高频噪声问题,通常需要采用性能优越的声学材料零件,也就是声学包产品。汽车声学包是指和汽车NVH有关的各类吸隔音部件的总和,主要指的是汽车内饰件,且具有隔声、吸声特性等,如前围隔音隔热垫、顶棚、地毯等。对于声学包零部件,最为重要的性能就是其吸隔音性能,即要求材料在宽频带范围内隔音和吸音性能要好,且隔音性能长期稳定且可靠。
电池带来巨大附加重量(根据续航能力和采用电池的不同,大约在300kg到500kg不等),但是法规对能耗利用率的要求越来越严苛,电动车开发过程中的轻量化设计压力巨大,任何增加车身重量的零件都需要经过反复的优化设计,以减小车辆的总质量,提高车辆运行过程中的能量利用率,增加车辆的续航里程。NVH性能工程师在有效采集和分析声学包材料特性参数的基础上,对每个声学零件进行优化设计,让每一克的零件都发挥出最大的功效,保证车辆的NVH性能不受影响。
声学包主要用来阻隔由噪声源向车内的噪声传递。阻隔噪声传播的有效途径是:密封、止震、隔音、吸音。在减振基础上在进行隔音、吸音及密封处理,就可以达到安静舒适的效果。在整车声学包设计中应针对不同部位的特点进行声学包处理。
多孔材料声学性能研究
多孔材料是当前应用最广泛的吸声材料,其声学性能和结构力学性能的研究被得到广泛重视。其中以毕奥BIOT提出的多孔弹性体理论为目前最广泛的应用,其核心参数分为流体和固体两相特性,流体相特性参数包括:流体密度(r0)、声速(c0)、孔隙率(f)、流阻(s)、扭曲度(a∞)、粘性特征长度(L)、热特征长度(L');固体相特性参数包括:材料密度(r)、弹性模量(E)、泊松比(u)、材料结构损耗因子(h)。
基于多孔材料的BIOT理论,多孔材料的描述通常用三组参数:声学参数、弹性参数以及毛孔参数。声学参数主要有流体密度、定压比热、定容比热、流体动力粘度系数和流体热传导系数等;弹性参数主要有:固体密度、杨氏模量和泊松比;毛孔参数主要有孔隙率、流阻率、比奥因子、流体体积模量、曲折因子、特征粘性长度和特征热效长度等。
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材料声学特性参数
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Tube-X:Impedance and transmission tube suite
阻抗管和传递损失套件
Mecanum阻抗管有29毫米、44.44毫米和100毫米直径的尺寸,以覆盖35到6600HZ的频谱范围,同时还可以进行定制,以满足用户的特定需要。Tube-X软件控制测量和后处理数据以获得所有声学特性,最新版本的Tube-X软件还将提供仿真模块,可以对声学材料进行完整的表征与验证。Tube-X遵循和符合ASTM E1050,ISO 10534-2和ASTM E2611等标准规范。高声压级(HSPL)桌面或便携式阻抗管也可用。
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QMA:Automatic Quasi-static Mechanical Analyzer
自动化准静态力学测试分析仪
QMA遵循和符合ISO18437-5标准,用于测量多孔弹性材料的准静态力学性能,包括杨氏模量YoungModulus 、阻尼损耗因子Dampingloss factor、泊松系数Poissoncoefficient等,典型的测试频率范围为10至100 Hz。
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SIGMA:Airflow resistance meter
流阻测试分析仪
SIGMA遵循和符合ASTM C 522和ISO 9053-91标准,用于测量声学材料的流阻和渗透率。SIGMA自动检测适当的气流范围,并测量气流速度的压降,以准确计算静态气流阻力,静态气流阻率和渗透率。
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PHI – Porosity and Density Meter
孔隙率及密度测试分析仪
PHI专门设计用于测量孔隙弹性介质声学传播模型(如Biot或Zwikker和Kosten模型)中孔隙率和真实(真空)体积密度,用于测量开孔范围从0到99.9%的开孔率的声学材料的孔隙率和真实密度的专业装置。
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TOR:Reflection and Transmission Ultrasound Tortuosity Meter
反射和透射超声曲折度测试分析仪
TOR是使用最先进科学技术及算法的独特系统,用于测量多孔材料的曲折度和特征长度。TOR系统测量的曲折度由Johnson,Koplik和Dashen的科学著作定义,代表Biot理论中定义的结构因子以及Zwikker和Kosten关于多孔介质中声音传播的理论。TOR表征高阻抗和低电阻介质的传输系统以及控制测量。
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Tube-X AMCM:Acoustic Material Characterization Software
材料声学属性预测分析软件
集成于Tube-X测试与分析系统的AMCM模块是一款用于辨识多孔材料声学属性的高级软件,数据以ASTM E1050或者ISO 10534-2阻抗管试验为准。AMCM允许用户自动使用阻抗管数据进行材料表征,正向和逆向的方法都可使用,并且整合是无缝的,整个过程是自动的。
Tube-X A3M:Acoustic Material Modeling Software
多层材料模拟分析软件
集成于Tube-X测试与分析系统的A3M模块是基于传递矩阵法的多目标声学预测工具,特别适合与多层组合材料,比如弹性材料层、多孔材料层和流体层的组合,适合高频分析。Tube-X A3M模块可用于多层声学包仿真。
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AMDesigner:Acoustic Material Design Software
材料声学仿真设计软件
AMDesigner声学材料设计、仿真与优化系统,是基于MECANUM声学材料最新仿真求解技术的高级仿真工具。
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dBMat:Database for Acoustic Material Software
声学材料数据库软件
dBMat是Mecanum公司全新发布的一个专门用于声学、弹性和阻尼性能的材料数据库工具,其中包括互补的定制规格。它旨在支持工程师,化学家和业务人员之间的有效对话。
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