汽车ＮＶＨ之车身－空气篇
在上篇《汽车ＮＶＨ之车身－结构篇》文章中，我们提到了引起车内噪声的主要噪声源有两种：发动机辐射和轮胎辐射，这两种噪声源处的噪声通过空气传递到车身结构表面，引起车身结构板件振动，并向车内辐射噪声。这种通过空气路径传递的噪声，它的主要控制策略就是把车身的空气传递路径做好。
车身的空气传递路径主要有三方面：
车身上的小孔，如工艺孔等，小孔可以把车内外的空气连成一体，车外噪声就可以直接通过小孔传递到车内。
车身上的大孔密封装置，如前围上的线束过孔、空调管路过孔等，通常会用橡胶进行密封设计，但是橡胶相对钣金比较薄弱，噪声就很容易穿透过去。
车身上的钣金或玻璃，噪声源辐射的声波先是传递到车身钣金或玻璃上，激励起结构的振动，结构的振动再向车内辐射噪声。
以上三个空气传递路径中，前两个路径属于车身密封的范围，密封做好了，那么车身就不漏气，车外噪声向车内传递就少了空气这个介质，车内噪声水平自然就好了。第三个路径则属于通常所说的声学包范围，在车身密封做好了后，车外噪声依然可以透过车身结构向车内辐射噪声，此时就需要在车身钣金结构上覆盖一些隔声、吸声材料，使钣金结构振动时向车内辐射噪声的一部分被隔离或被吸收掉，保证车身不漏声。接下来将从车身密封和声学包两方面进行介绍。
车身密封分为静态密封和动态密封，静态密封指汽车静止状态下的密封性能，动态密封指汽车运动时的密封性能。
对于静态密封，在汽车开发数字阶段，我们可以通过数据检查，重点确认以下三种类型孔的密封：功能孔、工艺孔以及错误孔。功能孔指的是结构装配所需要的过孔，如前围板上的转向管柱过孔，线束过孔等，需要采用橡胶密封装置，保证过孔件与前围钣金之间没有缝隙。工艺孔指的是车身钣金在制造工艺过程中，因冲压或焊接需要的定位孔，电泳过程中需要的漏液孔，这些孔需要在后期用堵头将孔堵上。错误孔指的是在制造过程中留下的误差孔或缝隙，需要在误差孔或缝隙上涂上密封胶。在汽车开发样车阶段，我们可以通过样车的气密性实验进行车身静态密封性能检测。
车身气密性实验
动态密封是汽车在行驶过程中才能表现出来的性能，它一方面来自于风激励引发的车门变形，与车门静刚度有关。另一方面来自于路面激励振动引发的车身结构变形，与车身扭转刚度有关，对高速行驶的风噪声影响非常大。对于动态密封性能开发，可以通过仿真手段在材料部件级及整车载荷工况下进行分析，通过密封胶条的材料测试，获取密封胶条本构特征参数，建立起密封胶条的完整模型，通过模拟车门关闭过程中胶条的变形，提取车门静态时密封胶条的变形量，进一步分析不同压缩量下密封胶条的隔声性能。最后，在整车上考虑实际工况，分析不同工况下车门与车身间的相对变形量，以及不同变形量下的密封胶条的隔声性能。在整车ＮＶＨ开发中，静态密封是基础，动态密封同样需要重点关注，它涉及到ＣＦＤ、结构及声学包等多个专业方向。
车门变形量分析
在车身密封控制良好的情况下，车内仍然能够感受到车外噪声直接传递到车内，这说明车身的吸隔声水平差，也就是声学包设计的不好。车身声学包指的是车身上各类吸声和隔声部件的总和，如前围内外隔音隔热垫、地毯及顶棚等。车身声学包设计即是运用声学包零件，阻止外界噪声通过车身钣金直接传递到车内，从而达到隔声和吸声的目的。
车身声学包
当声音从空气中入射到结构表面时，一部分声能被反射回空气中，称为反射声能，一部分声能透过结构继续传播的声能称为透射声能。
空气声传递
一般来说，优先通过隔声处理来阻断噪声的传递，结构阻挡了一部分声能，起到隔声作用，通常用传递损失(ＳＴＬ)来描述材料或结构的隔声能力。再采用吸声手段来降低车内噪声，通常用吸声系数来描述材料或结构的吸声能力。汽车车身钣金件的厚度通常不到１mm，属于薄钣金件，其隔声能力有限，为了使车身具有良好的隔声性能，必须在车身钣金上覆盖隔声材料。隔声材料要求不透气，常用的隔声材料有：ＥＶＡ、ＥＰＤＭ、ＰＶＣ，它们隔声性能的主要影响因素为面密度和厚度。隔声材料不能完全隔掉声音的传播，对于透射声能，需要再增加一些吸声材料，吸声材料要求必须透气，吸声材料的吸声原理是声能转换成热能，因此吸声材料均是多孔材料，从表到里有很多相互连通的微孔，这些孔与外界空气连通，以吸收声能。根据材料微孔形状的不同，常见的多孔吸声材料可分为纤维型和发泡型。一般纤维型有：玻璃纤维、ＰＥＴ纤维、ＰＰ纤维、废纺毡。发泡型有：ＰＵ发泡、ＰＥ发泡。
车身结构中单独的钣金隔声部位基本不存在，多为在钣金上覆盖内饰材料，在关键路径上，比较常见的隔声结构为双层板隔声结构，比如前围板总成和地毯总成，由前围钣金、吸声层和隔声层组成。它的原理是钣金和隔声层可以看成是一个双层隔声系统，中间的吸声层可以看成是一个弹簧。声波从空气中入射到双层隔声系统的钣金结构上，钣金的振动首先传递到吸声层，吸声层等效的弹簧作用将振动衰减，然后再传递到隔声层，这个过程中，透射声能得到了较大的衰减，因此双层隔声系统的隔声性能明显优于单层隔声结构。同理，地毯也是采用隔声结构和吸声材料的组合应用，实现双层隔声系统的效果。材料的吸隔声性能通常是交织在一起的，声波进入吸隔声材料后，不断地入射、反射和透射，不断衰减达到降低声音的目的。
另外，车身结构声学包还有其他几种类型，包括：发动机盖隔热垫、顶棚、吸音棉以及座椅。发动机盖隔热垫和顶棚的这种吸声结构有一定的形状，需要用螺栓或卡扣安装在金属钣金上，而且其形状基本保持不变。吸音棉主要布置在车门内外板之间和Ａ、Ｂ、Ｃ柱内。它的吸声性能与材料的尺寸、属性和厚度关系较大，一般是通过超声波焊接在内饰件上，安装相对简单。座椅的吸声性能非常重要，通常座椅内部的填充材料是多孔泡沫材料，它具有面积大、体积大，吸声能力非常强。而座椅表面材料对吸声性能影响很大，座椅表面材料常见的有两种：布和皮。布面料的透气性好于皮面料，声波更容易进入内部泡沫材料，因此布座椅的吸声性能远远优于皮座椅。
对于车身玻璃来说，因为视野的问题，不可能在玻璃上增加吸隔声材料，通常会采用声学玻璃来增加玻璃的隔声能力。声学玻璃是在两层玻璃之间增加一层薄的隔音ＰＶＢ膜片，它能够避开单层玻璃的吻合效应，同时双层玻璃也形成了一个双层隔声结构，改变了单层玻璃的隔声特性，另外，ＰＶＢ材料具有一定阻尼作用，可以抑制玻璃的振动。
最后，车身声学包设计可以应用ＳＥＡ方法进行仿真分析，基于整车有限元模型搭建ＳＥＡ模型，给声学包赋予不同的ＮＴＣ，通过静态ＡＴＦ或动态车身表面声压到车内的噪声响应进行车身声学包的优化设计，得到最优化的声学包，提高车身ＮＶＨ的开发效率，降低声学包的开发成本。
整车ＳＥＡ模型
车身ＮＶＨ开发是整车ＮＶＨ开发的关键，一个ＮＶＨ性能优秀的车身结构是保证整车ＮＶＨ性能的前提。对于低频结构传递噪声，我们通过做好隔振，优化车身模态，改善车身传递函数，可以减小结构声的车身传递。对于高频空气传递噪声，我们通过做好车身密封性能，应用仿真分析得到最优化的声学包材料，同样可以控制空气声的车身传递。【免责声明】本文经授权转自音振茶馆（ID:River666_2020），由钱总原创，版权归原作者所有，仅用于学习！对文中观点判断均保持中立，若您认为文中来源标注与事实不符，若有涉及版权等请告知，将及时修订删除，谢谢大家的关注！
