MSC軟件公司幫助斯堪尼亞公司實現卡車艙室降噪
基于對斯堪尼亞公司整車聲學部高級工程師——佩爾·奧洛夫·貝里隆德的采訪。

概述

在購買和駕駛車輛時，是否能有愉悅的駕駛體驗至關重要；對于購買卡車的公司和卡車駕駛員而言，這也關系到個人健康和生產效率。大多數的卡車駕駛員每天至少要在駕駛室里工作8個小時。據了解，當長期處在充斥著高分貝噪音或者令人不適的聲音的工作環境中，駕駛員易過度疲勞，誘發健康問題。因此，對于卡車制造商來說，設計新產品時最關鍵的是，要通過精心設計，降低駕駛室噪音，使降噪效果遠遠優于客戶要求，從而能為駕駛員提供最優越的駕駛體驗。

作為世界卡車制造商領導者之一的斯堪尼亞公司生產各類優質卡車，其產品以超高舒適性、出色性能比著稱。斯堪尼亞公司的整車聲學部致力于通過降低艙室噪音級，提升隔音質量，從而盡快滿足駕駛員對降噪的需求。斯堪尼亞公司通過開展廣泛測試，并引入聲振模擬等新手段，從而實現對駕駛艙室降噪性能的優化。為此，斯堪尼亞開發團隊選擇使用Actran軟件，來提升他們的設計水平、縮短設計時間。Actran軟件是MSC軟件集團下全資子公司FFT公司的產品。

挑戰

隨著法律法規和客戶對新型卡車的設計要求越來越嚴格，制造商需要研發出新的方法，并形成更加穩固和有效的設計流程。在艙室噪音方面，“斯堪尼亞公司圍繞噪音檢測和測試開展了大量工作。”整車聲學部高級工程師佩爾·奧洛夫·貝里隆德說，“我們打算進行更多的仿真工作。”佩爾·奧洛夫補充道
為了重現物理環境中的聲音，斯堪尼亞團隊需要了解都有哪些噪音源，并且對各種噪音如何影響艙室噪音級進行判定。“兩年多來，多個部門間開展了大量的跨功能仿真模擬項目，從而對艙室噪音形成了完整的概念。”佩爾·奧洛夫說，“我們想通過調整不同噪聲源的貢獻量達到聲學設計的目的。”

整車聲學部首先需要降低車輛艙室噪音的主要來源。研究發現，其主要噪音源是風噪、動力總成噪音和輪胎滾動噪音。而后，他們判定出了每種噪音源的典型頻率。
在獲取這一重要信息后，佩爾·奧洛夫和其團隊接下來就要尋找軟件解決方案，即利用軟件來預測主噪音源以及對艙室噪聲的貢獻。
 “我十分認可Actran聲學分析功能與Nastran結構有限元分析功能的良好融合。Actran堪稱是聲學仿真的完美工具，尤其在模擬車輛表面聲壓加載和車內飾件建模方面，Actran是Nastran軟件的完美搭檔。”斯堪尼亞公司整車聲學部高級工程師——佩爾·奧洛夫·貝里隆德說。

利用Actran軟件模擬斯堪尼亞卡車的結構噪音

斯堪尼亞主觀評價聽音室

解決方案

斯堪尼亞公司的佩爾·奧洛夫帶領整車聲學部，開發新方法來解決艙室噪音問題。開始時，他首先利用MSC軟件公司的Nastran軟件來進行結構動力學和聲學分析，尤其是艙室動力總成噪音和駕駛室結構聲。隨著研究進行，他發現需要使用更加復雜的聲學計算方法，于是選擇了功能更加強大的Actran軟件，它能精確地解決包括內飾件在內的艙室噪聲問題。
“我先從發動機的空氣聲傳播入手。” 佩爾·奧洛夫說，“從發動機部開始，我利用MSC軟件公司的Nastran軟件計算了節點速度，并由此再利用Actran軟件計算出艙室外表面的聲載荷，最后計算出艙室內噪音。”
佩爾·奧洛夫也協同空氣動力學部門，基于同事提供的CFD計算結果，來計算駕駛位的風噪。“我們將CFD的結果映射到艙室外表面作為激勵，然后利用模態頻率響應，得出艙室內噪聲值。” 佩爾·奧洛夫補充說。

目前，佩爾·奧洛夫正在進行排氣噪音和動力系統結構噪音的建模。一旦完成這些建模，他將能模擬所有主要艙室噪音源。
 

駕駛員環境

結論
斯堪尼亞公司的目標是在產品開發初期，不斷利用通過Actran軟件進行模擬得出的結論與不同的設計進行對比，而不是進行物理測試。為了支持決策過程，斯堪尼亞公司建設了一個聽音室。該聽音室類似于專業的混聲工作室。它擁有一個7.1環繞聲系統，可以為坐在房間中央的人提供同樣精準的聽覺體驗。在主觀評價期間，佩爾·奧洛夫向其同事展示了他的模擬試驗成果。他將測試數據與模擬數據結合，復制了卡車行駛過程中的實際環境。這可以幫助項目經理們作出重要決策，這些決策甚至會影響艙室的設計。佩爾·奧洛夫說：“通過模擬聲音，項目經理們可以進行主觀體驗，這和傳統的做法很不同，對項目經理們是個全新的體驗。”，他解釋道：“僅僅通過曲線結果是很難真切體會當你在卡車內的聽覺體驗的。”

鑒于斯堪尼亞既可以通過在新模擬流程中使用Actran軟件，又可以在聽音室內進行主觀評價，因此斯堪尼亞現已具備了所需的工具，這使得制造商在形成更加有效的設計流程同時，也進一步提升了客戶的駕駛體驗。