一种获取声学包部件厚度分布率的方法与流程

本发明涉及声学包部件领域，具体涉及一种获取声学包部件厚度分布率的方法。

背景技术：

随着汽车市场竞争的日益激烈和消费者对汽车产品要求的提高，未来汽车将朝着安全、环保、低成本、信息化、舒适性的方向不断前进。消费者对汽车舒适性的满意程度主要体现在对汽车整体nvh性能的满意程度上，即消费者需要低噪声、低振动、驾驶平顺的体验。据不完全统计，对顾客不满意问题调查中，约有1/3是与nvh性能有关；大约1/5的售后服务与nvh性能有关。因此，对于汽车厂商来说，提高整车的nvh性能变的尤为迫切。而汽车声学包便是提高整车的nvh性能的一种手段。

汽车声学包就是指跟汽车nvh性能相关的各类吸音、隔音、减震、密封的部件的总称，如前围板隔热垫、地毯、顶棚、孔塞、空腔隔断等等。本申请中所述的声学包部件主要指汽车声学包，比如发动机舱内吸声件、乘坐室内吸声或隔声件、后行李箱吸声和隔声件、各种声学密封件。厚度作为声学包部件的一个重要参数，在设计声学包部件时，往往需要计算其厚度分布率，从而进一步将厚度分布率作为输入应用在使用统计能量法的声学分析当中。

目前的声学包厚度分布率获取方法，多是在catia数模里手动测量声学包厚度，然后再统计计算。此种方法不仅需要大量的时间、效率低，测量精度还无法得到保证。

技术实现要素：

本发明提供一种获取声学包部件厚度分布率的方法，解决的技术问题在于：现有在catia数模里手动测量声学包厚度以获得厚度分布率的方法，耗费大量时间，获取效率低，无法保证测量精度。

本发明提供的基础方案为：

一种获取声学包部件厚度分布率的方法，包括步骤：

设定声学包部件的厚度归类区间或厚度归类值；

建立所述声学包部件表面的有限元模型；

在所述有限元模型中建立上下表面或内外表面之间的一维单元；

获取所述有限元模型中所有一维单元的长度值；

将所述一维单元的长度值归类入对应的所述厚度归类区间或归类为对应的厚度归类值；

根据每个所述厚度归类区间或厚度归类值所归类的所述一维单元长度值的数量计算对应的厚度分布率。

本基础方案提前设定声学包部件的厚度归类区间或厚度归类值，然后利用声学包软件建立定声学包部件的有限元模型并在有限元模型中建立声学包部件上下表面或内外表面之间的一维单元，然后将所有的一维单元导出，再直接获取所有一维单元的长度从而得到声学包部件的一维单元厚度，并归入对应的厚度归类区间或厚度归类值，最后通过计算每一个厚度归类区间或厚度归类值对应的一维单元的个数占一维单元总数的比例得到对应的厚度分布率，从而得到所述声学包部件的厚度分布率。本方案无需进行任何的手工测量，借助于软件进行声学包有限元模型的建立、一维单元的建立和导出、一维单元长度的获取、一维单元长度的归类等，全程无需人力处理，保证了厚度分布率的精度和准确度，提高了获取效率。

在进一步的实施方案中，所述设定声学包部件的厚度归类区间或厚度归类值，具体包括步骤：

获取所述声学包部件的最小厚度hmin和最大厚度hmax；

在所述最小厚度hmin和所述最大厚度hmax之间等预设区间间隔x划分，得到厚度归类区间x1、x2…xm，m＝(hmax-hmin)/x，m为所述厚度归类区间或厚度归类值的区间总个数；或者，在所述最小厚度hmin和所述最大厚度hmax之间等预设差值间隔y选定一值，得到多个厚度归类值p1、p2…pn，n为所述厚度归类值的个数。

本方案进一步限定厚度归类区间或厚度归类值的划定规则为在声学包部件的最小厚度和最大厚度按照预设区间间隔或预设间隔差值划分，从而覆盖声学包部件的所有厚度，并保证了厚度区间的规则分布，便于后期厚度分辨率的统一计算，而预设区间间隔的取值大小直接决定厚度分布率的计算精度。

在进一步的实施方案中，根据每个所述厚度归类区间所归类的所述一维单元长度值的数量计算厚度分布率，具体包括：

统计所述厚度归类区间x1、x2…xm内所述一维单元的数量，得到一维数组a＝[a1a2…am]，a1、a2…am分别表示厚度归类区间x1、x2…xm内的一维单元的个数；

统计所有一维单元的总数n；

根据公式h＝a/n得到所述声学包部件各个所述厚度归类区间或厚度归类值的厚度分布率h＝[h1h2…hm]。

本方案进一步限定厚度分辨率的计算过程，根据一维单元数量的分总占比得到各个厚度归类区间x1、x2…xm的厚度分布率h1h2…hm，方法简单，计算快速，且计算精度可根据设计需求而调整，如若要求获取精度高，则将厚度归类区间的范围设置得更窄(也即预设区间间隔更小)，以最大程度满足设计需求。

在进一步的实施方案中，根据每个所述厚度归类值所归类的所述一维单元长度值的数量计算厚度分布率，具体包括步骤：

统计归入所述厚度归类值p1、p2…pn内所述一维单元的数量，得到一维数组b＝[b1b2…bn]，b1、b2…bn分别表示归入所述厚度归类值p1、p2…pn的一维单元的个数；

统计所有一维单元的总数q；

根据公式t＝b/q得到所述声学包部件各个厚度归类值的厚度分布率t＝[t1t2…tn]。

本方案进一步限定厚度分辨率的计算过程，根据一维单元数量的分总占比得到各个厚度归类值p1、p2…pn的厚度分布率t1t2…tn，方法简单，计算快速，且计算精度可根据设计需求而调整，如若要求获取精度高，则将厚度归类值之间的预设间隔差值y设置得更小，以最大程度满足设计需求。

在进一步的实施方案中，所述预设区间间隔x的取值范围为[1,10]mm，所述预设间隔差值y的取值范围为[1,10]mm。

本方案限定预设区间间隔x及预设间隔差值y大于等于1mm，因为1mm对应的计算精度已经特别高，h再小对后期声学包部件的设计影响也不大；且设定x、y小于等于10mm，因为10mm对应的厚度分布率对后期声学包部件的设计的参考价值已经不大。故本方案将x、y限定在[1,10]mm区间，针对较厚或对吸音要求不算很高的声学包部件可选取略大的区间间隔，如5mm，针对较薄或对的吸音要求较高的声学包部件可选取略小的区间间隔，如2mm。

在进一步的实施方案中，所述建立所述声学包部件表面的有限元模型，具体包括步骤：

在有限元软件中将所述声学包部件的上下表面或内外表面划分为多个网格单元。

本方案限定采用有限元软件建立声学包部件的有限元模型，基于有限元软件的网格生成功能，便于后续生成一维单元。

在进一步的实施方案中，所述在所述有限元模型中建立上下表面或内外表面之间的一维单元，具体包括：

选取上下表面或内外表面上网格单元的对应节点，将节点用线连接，连线即为一维单元；

标识出所有的一维单元。

本方案限定采用有限元软件在有限元模型中，基于有限元软件的一维单元生成功能，将声学包部件的所有一维单元分离而出，便于后续单独进行长度的计算，以提高厚度分布率计算结果的准确性。

在进一步的实施方案中，所述获取所述有限元模型中所有一维单元的长度值，具体包括：

导出所述有限元模型中所有一维单元；

获取每个所述一维单元的长度。

本方案限定计算一维单元的长度需要先将所有的一维单元导出，给与一维单元一个纯净的获取空间，从而可减少一维单元长度的获取误差，以提高厚度分布率计算结果的准确性。

在进一步的实施方案中，所述预设区间间隔x＝5mm或3mm，所述预设间隔差值y＝5mm或3mm。

本方案限定预设区间间隔为5mm或3mm，这是两个设置频次较高的值，在系统无其他设定的情况下，默认设定一个中间值5mm或3mm，可保证后续步骤的顺利进行。

在进一步的实施方案中，所述网格单元的尺寸选取范围为[1,20]mm。

本方案限定所述有限元模型的上下表面或内外表面的单元尺寸选取范围为[1,20]mm，这个区间可满足生成的一维单元数量满足统计需求，不会影响到厚度分布率计算结果的精准性。

附图说明

图1为本发明实施例1、2提供的汽车内饰件的立体图；

图2为本发明实施例1提供的一种获取声学包部件厚度分布率的方法的步骤流程图；

图3为本发明实施例1提供的汽车内饰件的有限元模型及一维单元的示意图；

图4为本发明实施例2提供的一种获取声学包部件厚度分布率的方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

以声学包部件为图1所示的汽车内饰件为例，如附图2所示，本发明实施例提供的一种获取声学包部件厚度分布率的方法，包括步骤s1-s6。

s1.设定汽车内饰件的厚度归类区间。

该步骤具体包括：

s11.获取所述汽车内饰件的最小厚度hmin和最大厚度hmax；

s12.在所述最小厚度hmin和所述最大厚度hmax之间等预设区间间隔x划分，得到厚度归类区间x1、x2…xm，m＝(hmax-hmin)/x，m为所述厚度归类区间的区间总个数。

其中，所示预设区间间隔x的取值范围为[1,10]mm，1mm对应的计算精度已经特别高，h再小对后期汽车内饰件的设计影响也不大；且设定x小于等于10mm，因为10mm对应的厚度分布率对后期汽车内饰件的设计的参考价值已经不大。将x限定在[1,10]mm区间，针对较厚或对吸音要求不算很高的汽车内饰件可选取略大的区间间隔，如5mm，针对较薄或对的吸音要求较高的汽车内饰件可选取略小的区间间隔，如2mm。

在本实施例中，所述汽车内饰件的最小厚度hmin＝0mm，最大厚度hmax＝15mm，预设区间间隔为3mm，m＝(15-0)/3＝5，则厚度归类区间x1-x5分别为[0,3]、(3,6]、(6,9]、(9,12]、(12,15]。

s2.建立所述汽车内饰件表面的有限元模型。

该步骤具体为：

在有限元软件(比如ansys、abaqus)中将所述汽车内饰件的上下表面或内外表面划分为多个网格单元。

在本步骤中，所述有限元模型的上下表面或内外表面的单元尺寸选取范围为[1,20]mm，这个区间可满足生成的一维单元数量满足统计需求，不会影响到厚度分布率计算结果的精准性。本实施例选用10mm。网格单元应当尽可能小，原因在于：单元越小，则可以把声学包部件的详细细节描述得更清楚，误差更小。比如一个圆形，用四边形网格表示，四边形越多，也就是四边形越小，这个圆形的边缘就越趋近于圆。步骤s2采用有限元软件建立汽车内饰件的有限元模型，基于有限元软件的网格生成功能，便于后续生成一维单元。

s3.在所述有限元模型中建立上下表面或内外表面之间的一维单元。

该步骤具体包括：

s31.选取上下表面或内外表面上网格单元的对应节点，将节点用线连接，连线即为一维单元；

s32.标识出所有的一维单元。

在所述步骤s31中，节点选取的具体过程为：

1)以汽车内饰件的一角点为基准点作为坐标原点建立三维直角坐标系o-xyz，其中，x轴、z轴、y轴分别与汽车内饰件的宽度、长度、厚度方向平行；

2)对上表面所有网格单元的节点进行编号，所有节点构成一个点阵，每个节点对应一个唯一的编号，节点编号记作ai,j，其中，i表示沿汽车内饰件宽度方向的节点的编号，j表示沿汽车内饰件长度方向的节点的编号，并记录每个节点的三维坐标值(x、y、z)；同样，对下表面网格的节点进行编号，记作bi,j，并记录下表面每个节点的三维坐标值；

3)、在上下表面或内外表面的所有节点中x轴坐标相同、z轴坐标值相同两个节点记为一组节点，比如a1,1和b1,1(将两者连接即为对应的一维单元)。

如图3所示，上下表面(面积较大且相对的两个表面)上对应节点(一组节点)之间的连线即为一维单元。本步骤中所述一维单元的间隔可与网格单元的间隔一致，也可比网格单元的间隔大。因为针对肉眼可见的、厚度变化不是很大的声学包部件，没有必要每对节点之间都建立一维单元，从而减小工作量。本步骤基于有限元软件的一维单元生成功能，将声学包部件的所有一维单元分离而出，便于后续单独进行长度的计算，以提高厚度分布率计算结果的准确性。

s4.获取所述有限元模型中所有一维单元的长度值。

该步骤直接获取导出的所有一维单元的长度。在获取完成后，按照从小到大的关系排成一数列。将一维单元先导出再获取，可给与一维单元一个纯净的获取空间，从而减少一维单元长度的获取误差，以提高厚度分布率计算结果的准确性。该步骤可基于有限元软件的获取功能完成。在其他实施例中，获取一维单元的长度还可采取其他软件。

s5.将所述一维单元的长度值归类入对应的所述厚度归类区间。

比如一一维单元的长度为12mm，则其归于厚度归类区间x4(9,12]。

s6.根据每个所述厚度归类区间所归类的所述一维单元长度值的数量计算对应的厚度分布率。

该步骤具体包括：

s61.统计所述厚度归类区间x1、x2…x5内所述一维单元的数量，得到一维数组a＝[a1a2…a5]，a1、a2…a5分别表示厚度归类区间x1、x2…x5内的一维单元的个数；

s62.统计所有一维单元的总数n；

s63.根据公式h＝a/n得到所述声学包部件各个所述厚度归类区间的厚度分布率h＝[h1h2…h5]。

假设该汽车内饰件的一维单元长度统计情况如下表1，则对应的厚度分布率也如下表1。厚度分布率的计算规则是计算归入每一个厚度归类区间的一维单元的个数占一维单元总个数的比例。

表1

综上所述，本实施例所提供的一种获取声学包部件厚度分布率的方法：

提前设定声学包部件的厚度归类区间或厚度归类值，然后利用声学包软件建立定声学包部件的有限元模型并在有限元模型中建立声学包部件上下表面或内外表面之间的一维单元，然后将所有的一维单元导出，再直接获取所有一维单元的长度从而得到声学包部件的一维单元厚度，并归入对应的厚度归类区间或厚度归类值，最后通过计算每一个厚度归类区间或厚度归类值对应的一维单元的个数占一维单元总数的比例得到对应的厚度分布率，从而得到所述声学包部件的厚度分布率。本实施方案无需进行任何的手工测量，借助于软件进行声学包有限元模型的建立、一维单元的建立和导出、一维单元长度的获取、一维单元长度的归类等，全程无需人力处理，保证了厚度分布率的获取精度和准确度，提高了获取效率。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于步骤s1、s5和s6不同，本实施例则主要说明这些差别部分，对应地用步骤s1’、s5’、s6’表示。本实施例同样以实施例1的同一汽车内饰件为例。

s1’.设定汽车内饰件的厚度归类值。

该步骤具体包括：

s11.获取所述汽车内饰件的最小厚度hmin和最大厚度hmax；

s12’.在所述最小厚度hmin和所述最大厚度hmax之间等预设差值间隔y选定一值，得到多个厚度归类值p1、p2…pn，n为所述厚度归类值的个数。

x＝3，则本实施例的p1、p2…p6厚度归类值为0、3、6、9、12、15这六个值。

s5’.将所述一维单元的长度值归类为对应的所述厚度归类值。

比如一一维单元的长度为12mm，则其归于厚度归类值p4＝12。而具体的长度值归于哪个厚度归类值取决于其在哪个厚度归类值的归类域，参考下表2。

s6’.根据每个所述厚度归类值所归于的所述一维单元的数量计算对应的厚度分布率。

该步骤具体包括：

s61’.统计归入所述厚度归类值p1、p2…p6内所述一维单元的数量，得到一维数组b＝[b1b2…b6]，b1、b2…b6分别表示归入所述厚度归类值p1、p2…p6的一维单元的个数；

s62’.统计所有一维单元的总数q；

s63’.根据公式t＝b/q得到所述声学包部件各个厚度归类值的厚度分布率t＝[t1t2…t6]。

该步骤统计归入0、3、6、9、12、15这六个值的各自归类数量占总数量的比重则为对应的厚度分布率。如下表2所示。

表2

可见得，采用不同的归类规则，所得到的厚度分布率并不很一致，但各自都有其参考价值，可根据具体的设计考量因素而选择采用实施例1还是实施例2获得的厚度分布率。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。