橡胶层与空腔的结构-声耦合解析模型和隔声优化

（同济大学汽车学院，上海 201804）

汽车门密封条对高速工况下风噪声降低具有重要作用［1-3］。密封条力学和声学性能的前期研究方法主要有通过试验改进［1，4］、有限元方法［5-10］、混合有限元-统计能量分析（FE-SEA）方法［11-12］。与有限元相关的数值方法计算耗时，不便于优化。因此，建立简化模型并利用解析方法对关键参数进行影响分析和优化设计是一种有效途径［13］。

在车门与车身缝隙通道中的密封条，实际上存在橡胶薄层与通道空腔的结构-声耦合作用，导致其隔声比单独的密封条隔声更弱［11］。文献［5-6］中将泡型密封条简化为二维的结构层-空气-结构层的理论模型，用于验证有限元隔声模型。文献［13］中进一步将缝隙中的密封条结构简化为多个薄层-空腔-薄层组合的三维结构-声耦合模型，分析了斜入射声波激励下的辐射功率，研究表明通道对辐射声功率具有重要影响。

在声振耦合问题中，通过阻抗-迁移率方法可以推导板-腔［14-15］或者板-腔-板［16］的声振耦合解析公式。另一方面，以刚性边界的空腔模态三维傅里叶级数表达式为基础，添加以合适的函数为辅助系数的二维傅里叶级数，能够处理耦合面上声压梯度的连续性问题，从而建立有效的声振耦合解析模型。合适的函数可以是特殊的多项式［17-18］或者是特殊的三角函数［13，19］。文献［19］和文献［13］中分别使用了不同的特殊正弦函数，文献［13］中使用一个正弦函数作为辅助函数来处理同一个方向的两个耦合面上声压梯度的连续性问题。……