案例分析 | MSC帮助斯堪尼亚公司实现卡车舱室降噪

概述

在考虑购买车辆或驾驶车辆时，是否能有愉悦的驾驶体验至关重要；对于购买卡车的公司和卡车驾驶员而言，这也关系到个人健康和生产效率。大多数的卡车驾驶员每天至少要在驾驶室里工作8个小时。据了解，当长期处在充斥着高分贝噪音或者令人不适的声音的工作环境中，驾驶员易过度疲劳，诱发健康问题。因此，对于卡车制造商来说，设计新产品时最关键的是，要通过精心设计，降低驾驶室噪音，使降噪效果远远优于客户要求，从而能为驾驶员提供最优越的驾驶体验。

作为世界卡车制造商领导者之一的斯堪尼亚公司生产各类优质卡车，其产品以超高舒适性、出色性能比著称。斯堪尼亚公司的整车声学部致力于通过降低舱室噪音级，提升隔音质量，从而尽可能满足驾驶员对降噪的需求。斯堪尼亚公司通过开展广泛测试，并引入声振模拟等新手段，从而实现对驾驶舱室降噪性能的优化。为此，斯堪尼亚开发团队选择使用Actran软件，来提升他们的设计水平、缩短设计时间。

挑战

随着法律法规和客户对新型卡车的设计要求越来越严格，制造商需要研发出新的方法，并形成更加稳固和有效的设计流程。在舱室噪音方面，“斯堪尼亚公司围绕噪音检测和测试开展了大量工作。”整车声学部高级工程师佩尔·奥洛夫·贝里隆德说，“我们打算进行更多的仿真工作。”佩尔·奥洛夫补充道。为了重现物理环境中的声音，斯堪尼亚团队需要了解都有哪些噪音源，并且对各种噪音如何影响舱室噪音级进行判定。“两年多来，多个部门间开展了大量的跨功能仿真模拟项目，从而对舱室噪音形成了完整的概念。”佩尔·奥洛夫说，“我们想通过调整不同噪声源的贡献量达到声学设计的目的。”

整车声学部首先需要降低车辆舱室噪音的主要来源。研究发现，其主要噪音源是风噪、动力总成噪音和轮胎滚动噪音。而后，他们判定出了每种噪音源的典型频率。在获取这一重要信息后，佩尔·奥洛夫和其团队接下来就要寻找软件解决方案，即利用软件来预测主噪音源以及对舱室噪声的贡献。

车速90公里/小时状态下，驾驶舱室噪音源排序

“我十分认可Actran声学分析功能与Nastran结构有限元分析功能的良好融合。Actran堪称是声学仿真的完美工具，尤其在模拟车辆表面声压加载和车内饰件建模方面，Actran是Nastran软件的完美搭档。”斯堪尼亚公司整车声学部高级工程师——佩尔·奥洛夫·贝里隆德说。

解决方案

斯堪尼亚公司的佩尔·奥洛夫带领整车声学部，开发新方法来解决舱室噪音问题。开始时，他首先利用MSC软件公司的MSC Nastran软件来进行结构动力学和声学分析，尤其是舱室动力总成噪音和驾驶室结构声。随着研究进行，他发现需要使用更加复杂的声学计算方法，于是选择了功能更加强大的Actran软件，它能精确地解决包括内饰件在内的舱室噪声问题。

“我先从发动机的空气声传播入手。” 佩尔·奥洛夫说，“从发动机部开始，我利用MSC软件公司的 MSC Nastran软件计算了节点速度，并由此再利用Actran软件计算出舱室外表面的声载荷，最后计算出舱室内噪音。”佩尔·奥洛夫也协同空气动力学部门，基于同事提供的CFD计算结果，来计算驾驶位的风噪。“我们将CFD的结果映射到舱室外表面作为激励，然后利用模态频率响应，得出舱室内噪声值。” 佩尔·奥洛夫补充说。目前，佩尔·奥洛夫正在进行排气噪音和动力系统结构噪音的建模。一旦完成这些建模，他将能模拟所有主要舱室噪音源。

结论

斯堪尼亚公司的目标是在产品开发初期，不断利用通过Actran软件进行模拟得出的结论与不同的设计进行对比，而不是进行物理测试。为了支持决策过程，斯堪尼亚公司建设了一个听音室。该听音室类似于专业的混声工作室。它拥有一个7.1环绕声系统，可以为坐在房间中央的人提供同样精准的听觉体验。在主观评价期间，佩尔·奥洛夫向其同事展示了他的模拟试验成果。他将测试数据与模拟数据结合，复制了卡车行驶过程中的实际环境。这可以帮助项目经理们作出重要决策，这些决策甚至会影响舱室的设计。佩尔·奥洛夫说：“通过模拟声音，项目经理们可以进行主观体验，这和传统的做法很不同，对项目经理们是个全新的体验。”，他解释道：“仅仅通过曲线结果是很难真切体会当你在卡车内的听觉体验的。”

利用Actran软件模拟斯堪尼亚卡车的结构噪音 | 斯堪尼亚主观评价听音室

鉴于斯堪尼亚既可以通过在新模拟流程中使用Actran软件，又可以在听音室内进行主观评价，因此斯堪尼亚现已具备了所需的工具，这使得制造商在形成更加有效的设计流程同时，也进一步提升了客户的驾驶体验。

驾驶员环境

关于斯堪尼亚

斯堪尼亚公司成立于1891年，其持续创新和完善的公司文化使其成为世界领先的重型卡车和巴士制造商。斯堪尼亚公司是一个全球化公司，销售和服务机构遍布全球100多个国家。斯堪尼亚在欧洲、南美和亚洲均设生产工厂。