汽车阻尼片位置分析探讨

随着科技的快速发展，人们对汽车品质要求也提出了更高的要求，特别振动噪声这块，NVH性能也越来越受人们关注，其中改善振动噪声措施之一的阻尼片在汽车振动噪声领域应用也越来越广泛。

一、概述

一般阻尼片直接敷设在车体钢板壁上，起减振降噪的作用，现有市场上几乎所有的汽车都贴有阻尼片。在一些发达国家，汽车阻尼片一般使用高分子树脂或橡胶材料，作为原材料，这些物质一般不会挥发有毒有害的气体。随着技术的深入研究，起阻尼作用的材料有很多种，汽车上用的比较多的如：

（1）高分子阻尼材料；

（2）橡胶阻尼材料；

（3）磁性沥青阻尼材料；

（4）热熔性沥青阻尼材料；

（5）水性阻尼材料等

当前用的相对较多的有沥青阻尼材料和水性阻尼材料，沥青阻尼材料价格相对低一些，其主要是采用沥青作为原料进行加工制作，我们知道沥青是指煤油或石油通过提炼后产生的残渣，可能会含有多环芳烃及硫、酚等一些有害的物质，这些物质长期对人体会有一定有伤害。一般热熔性沥青板在烧烤时会释放出VOC等有害物质，通过烧烤到钣金上，冷却后会比较硬，有一定的阻尼和刚度作用。

图1 沥青阻尼片图

而水性阻尼材料的主要组成有基础乳液、填料、阻燃剂等,而阻尼性能主要来源于基体聚合物的性能。水性阻尼涂料，是一种发挥减振降噪功能的环保涂料，对人体的伤害比较小，在现在的汽车上应用比较广泛。

图2 车身阻尼片分布图（来源网络）

二、阻尼位置的一般分析方法

在汽车前期开发过程中，可能会因结构、成本、周期等各种原因，有些性能需要辅助一些辅料进行性能提升，这些一般都是一些控制措施。汽车阻尼片位置分析方法较多，每个企业都会有自己的一套方法，一般常用的有：

（1）频率响应法，这种一般基于白车身进行分析，将白车身大钣金分割成许多的小块，在底盘关键点施加激励，通过响应结果进行统计分析，得到车身结构相对薄弱的区域，该方法前处理及后处理花费的时候相对较长，可通过virtulab进行操作。

图3 某汽车顶棚响应布点

（2）声功率法，这种方法通过在关键点激励力，得到车身钣金的辐射能量集中的区域，可得到路径的贡献、相关零件的贡献等。ERP（EquivalentRadiated Power）等效辐射声功率分析能辨别出结构板件的最大辐射位置，通过板件最大辐射位置进行结构优化或增加阻尼片等方法降低板件的振动。在本公众号《ERP（Equivalent Radiated Power）等效辐射声功率分析浅谈》一文有比较详细的阐述。

ERP 计算公式为，

（1）

式中：ERP为等效辐射声功率；ERPRLF为辐射损耗因子；ERPC为声速，m/s；ERPRHO为液体密度，kg/m3；Ai 为单元面积，m2；vi 为单元的法向速度，m/s。式（1）通过换算得到

（2）

式中：RHOCP为缩放因子；ERPREFDB为参考值（2x10-5 Pa）。

图4 ERP 分析结果

注：根据这些响应峰值，可得到对应频率下的能量集中区域，进而考虑阻尼片的布置。

（3）模态综合位移法，一般通过对白车身一定频率范围内（如20-200Hz）的模态分析，将这些频率范围内的所有模态位移进行叠加，得到位移相对较大的区域，一般叠加后的位移有一个参考阀值，进行阻尼布置。

（4）模态综合应变能法，一般通过白车身一定频率范围内（如20-200Hz），将这些频率范围内的所有模态应变能进行叠加，得到应变能相对集中的区域，进行阻尼布置。如下图中地板、轮罩及备胎池等区域可考虑布置阻尼片。

图5 应变能集中区域

（5）整车路噪法，这种方法模拟整车在实际路面行驶过程中，通过路面-轮胎-悬架-接附点-车体-响应点等的传递路径，其主要作用是通过阻尼改善某些频率点的整车路噪水平，这种方法计算规模、资源及输入等有一定的要求，但更接近实际，对工程的参考意义也在一些。

在实际阻尼片位置分析方法，当前在实际工程应用相对较广泛的是ERP法、综合应变位移法、综合应变能法等。

得到阻尼片的初步位置后，可将相应的阻尼材料施加到分析位置，进行效果 验证，阻尼材料可根据供应商提供的参数进行设置，阻尼片模拟方法有很多种，不同的模拟方法对结果有一定的影响，甚至有可能产生不正确的结果。

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