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24 2019 年 1 月

节点处混响场作用在 FE 子系统的力；D d 为 FE 子 对模型精确度影响较小的结构件；根据实际要求对
(k)
系统的动力刚度矩阵；D 为SEA子系统 k 的平均 前围外侧重新划分，以便在前围隔声性能优化过程
dir
动力刚度矩阵；D t 为整体动力刚度矩阵。 中添加声学包装。最终经处理后的模型单元总数
根据各个子系统功率平衡关系，FE-SEA 耦合 39110个，节点数为 38972个。前围有限元模型前处
系统功率平衡方程为 理是在 hypermesh 软件中完成，前处理结果如图 2
( )
∑
E j E k 所示。
ωη jk n j − + ωE j (η j + η dj )
n j n k
k
ext
= P j + P m,j , j = 1, 2, 3, · · · , (8)
式(8)中，n j 为SEA子系统j 内损耗因子；P j 为子系
ext
统j 的输入功率；P m,j 为输入功率，根据施加在确定
性系统上的力所确定；η dj 为子系统 j 和 k 的耦合损
耗因子。由式(8)可以得到系统的能量响应。
1.3 传递损失
图 1 前围有限元模型图
根据材料或结构对声波的反射作用与透射作 Fig. 1 Finite element models of the front wall
用，声能可分为入射声能 E i 、反射声能E r 和透射声
能E t 。声传递系数的定义为透射声能与入射声能之
比，即为 [9]
E t
τ = . (9)
E i
传递损失表示材料或结构的隔声能力的大小，
是传递系数的倒数，通常用对数表示，即为
TL = 10 lg E i . (10) 图 2 有限元模型前处理
E t
Fig. 2 Pretreatment of finite element model
2 基于FE-SEA方法的传递损失仿真
将处理后的前围有限元模型导入 VA one 声学
2.1 FE-SEA 建模 分析软件中创建混响室-消声室预测模型，以处理后

前围的有限元模型如图 1 所示。该前围宽度有 的有限元模型创建 FE 结构子系统，用半无限流场
2200 mm，中间为倒 U 形结构，两侧高 630 mm，中 子系统分别模拟混响室和消声室，Diffuse Acoustic
间高为 450 mm，不同位置区域存在单层板件和双 Field激励模拟混响室声场激励。
层板件两种结构，厚度有所不同，双层板件中间还 创建 FE-SEA 模型要保证子系统间有较好的
有一些小的构件。前围有限元模型单元网格采用 混合点、线、面连接，使系统中的能量可以通过混合
四边形网格，局部采用三角形网格过渡，网格大小 点、线、面连接在各个子系统间进行传递，同时保证
为 10 mm，模型单元总数 21369 个，节点数为 21826 正确的能量传递路径。由于该前围模型结构复杂，
个。由图 1 可知，前围由不同的板件组成，不同的板 半无限流场子系统与 FE face 无法直接建立有效的
件间通过焊接、螺栓等方式连接。根据 FE-SEA 模 连接，提出了同时在前围 FE 结构子系统的内外两
型创建原则，前围作为框架结构应划分为 FE 子系 侧分别创建两个 FE 声腔子系统，以保证正确的能
统，同时不同的板件应划分为不同的FE子系统。在 量传递路径。具体操作为将同一侧的 FE face 合并，
创建FE-SEA模型之前需要对前围有限元模型进行 根据合并后的 FE face 创建 FE 声腔，创建的 FE 声
前处理，处理的内容为用 RBE2 单元模拟前围的螺 腔模型如图 3 所示。将 Diffuse Acoustic Field 激励
栓连接，用 RBE3 单元模拟粘接，用 RBE3 单元和 作用在前围外侧拉伸声腔生成的 FE face 上，作为
PSOLID 属性单元模拟焊点；封闭前围结构网格孔 混响室的声场激励。将半无限流场子系统与拉伸声
洞，使各个板件为封闭连续的整体；在保证前围有 腔生成的FE face相连接，建立能量流动路径。整个
限元模型与实际结构一致性的前提下忽略掉一些 混响室-消声室预测模型如图4所示。