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车用制品技术与应用 吴昊 等·汽车引擎隔音隔热垫 - 三聚氰胺泡沫塑料吸声特性的仿真设计

1 Biot 理论与 VA One 仿真软件 析集中在一个容易实现模拟的环境中。同时，VA One
由于本文三聚氰胺泡沫塑料仿真实验中将多次使 提供了一种统一可靠地进行全频谱范围的求解方式，
用 Biot 理论中的结论与公式及使用 VA One 仿真软件， 将有限元、边界元和统计能量分析进行严格的耦合。
为了叙述方便，简要介绍 Biot 理论与 VA One 仿真软件。 1.2.1 VAOne 应用范围
1.1 毕奥（Biot) 理论 目前，VA One 软件被广泛应用于各行各业，主
毕奥理论中用弹性参数、毛孔参数和声学参数来 要包括 ：
描述多孔材料。用声学参数、毛孔参数来描述刚性多 （1）航空航天行业 ：商业、公务和军用飞机内部
孔材料。弹性参数包括杨氏模量、泊松比、固体密度， 噪声设计 ；优化新轻质材料和构造的振动——声学性
声学参数包括流体密度、定压比热、定容比热、流体 能 ；优化噪声控制处理设计来减重并提高燃料效率 ；
动力黏度系数、流体热传导系数，毛孔参数包括孔隙 定义随机振动，声学和冲击环境并规定运载火箭和卫
率、流阻系数、毕奥因子、流体体积模量、曲折系数、 星可接受的和限定级别 ；分析主要结构、卫星和关键
特征黏性长度、特征热效长度。 飞行设备对于声学、随机振动和冲击环境的响应。
多孔材料的毕奥模型是在假设材料的各向异性处 （2）汽车行业 ：为供应商创建系统级模型和组件
理等效各向同性 ；每点都定义相应固体的应力与流体 级目标——设计更安静的发动机和机车部件 ；内部声
的压力 ；材料的任何特征都远小于波长 ；小的位移能 学安装和阻尼处理执行重量 / 成本优化——诊断空气传
够使用弹性理论 ；流体是连续的 ；封闭的毛孔被认为 播和结构传播通过白车身和部件 ；预测排气管，消声
是骨架的一部分，其中空气的运动不考虑等基础上建 器和进风口的噪声辐射。
立起来的。 （3）海军 / 船舶行业 ：创建船舶，潜艇和豪华游
根据 biot 理论可以得出流体饱和的孔隙弹性体满 艇的系统级噪声和振动模型 ；设计降低水力和机械流
足应力—应变关系 动对声纳自身噪声的贡献 ；将信号噪声辐射降至最小
T
τ=H-2G . u+C . wI+G( u+ u ) 并减少水下噪声辐射。
Δ
Δ
Δ
Δ
-p=C . u+M . w （4）轨道交通 ：内部声学品质的设计 ；分析轮——
Δ
Δ
运动方程 ： 轨交互作用，发动机和气动噪声 ；模拟列车经过噪声
. τ=Qu+Q f w 和城市噪声冲击 ；诊断传输路径并优化内部隔音材料。
Δ
- p-Q f W-W θF w =Q f Φ+Q a 1 W 1.2.2 VA one 应用过程
k o Φ 2 （l）通过输入 CAD 或者有限元软件中已经建好
Δ
表达式中 U 为固相位移； w=Φ （u f -u) 为渗流位移；
的模型文件信息来建立 FE 或 SEA 子系统模型 ; 在
Φ 为孔隙度 ； p 为孔隙流体压强 ； u f 为平均流体位移 ；
VAone 中直接选取若干点来定义系统级结构子系统，
上标点号为对时间的求导 ； I 为单位张量 ； t 为总体积
创建和连接噪声振动模型。
的应用张量 ； θ 为流体黏滞系数 ； F w 为黏滞修正系数 ；
（2）接下来是创建和应用各种材料属性及参数。
ρ 为地层密度 ； G、H、C 与 M 为孔隙介质的四个独立
首先创建各种材料及各材料的物理属性，再将其应用
弹性常数。
于相应的子系统中。除此之外，还需确定其它的一些
通过声学流体的本构关系，可以了解一个无限小
重要参数，如内损耗因子，耦合损耗因子等，这些参
的多孔材料块中的压力与材料体积变形量、流过材料
数的值允许手动设置，也可以直接通过外部数据导入。
块流量的关系。
这些数据都储存在 VAOne 数据库中，可以很方便的
-P=Q V+aQ S
直接调用。
Э
Э
表达式中的 Q 为多孔材料体积模量 Э V=Ωδ i (U j -
（3）创建各子系统后，需要将声学子系统和结构
u j ) 为流体净流量； 5 =δ i U j 为体积变形，α 为毕奥常数。
子系统连接起来，使之成为耦合的完整的结构声振系
Э
1.2 VAOne 软件简介 统。 在 VA One 中，只需点击 “DoAutocotineet”，程
法国 ESI Group 在 2005 年推出了 VA One 频段
序将自动完成整个系统的连接过程。在 3D 窗口中，
振动噪声分析软件，该软件利用边界元分析（BEM)，
可以直接查看点连接、线连接及面连接的实体形象，
限元分析（FEA)，统计能量分析（SEA) 及其混合分
并且可以手动编辑。
年
2019 第 45 卷 ·19·