對于很多汽車生產商來說，一輛汽車的完整聲學建模設計依然是一個夢想。然而，聲學仿真方法受到越來越廣泛的應用，而且正成為致力減少開發時間的重要設計工具。

　　聲學建模常被誤解為是一個可以解決所有問題的魔術工具。其實到目前為止，聲學和振動建模只能夠提供重要的建議而不是確切的答案，而且還必須具備在開發和原型階段就將其當作解決問題的工具的觀念才行。

　　由于不太被人相信，在設計階段并沒有將車輛的所有聲學問題考慮在內，因而導致聲學問題就在原型或更遲的階段出現。假如實驗人員能夠得到FEM（有限元法）模型，那么聲學問題從一開始就可以被考慮到；同時假如設計人員能夠明白一份測量報告的真正含義，問題也更容易被解決。因此說，聲學建模應該是一種結合原型開發、以問題解決為導向的額外工具，同時相關的流程可以遵循以下原則步驟。

　　在設計階段：1.獲得簡化的聲學FEM模型；2.在估算輸入力下，利用BEM或SEA方法評估噪聲水平；3.計算出設計階段是否會出現嚴重的問題。

　　在原型階段：1.從原型獲取實驗數據和孤立噪聲問題；2.獲得每個問題的循環模型和檢查輸入力振幅；3.嘗試可能的解決方法和對期望結果進行仿真；4.檢驗施加在原型上的解決方法；5.利用實驗數據完善解決方案。

　　設計方法

　　以下是從Vibro-Acoustics Science Inc. Application Note(振動聲學方面的報刊)引用的一個案例，其描述AUTOSEA仿真軟件在車內噪聲方面的應用（見圖1）。

圖1 帶有子系統的車輛的AUTOSEA模型

　　就車內噪聲而言，典型的問題有：車內噪聲水平；噪聲源和傳遞路徑；如何降低噪聲水平。為了回答以上問題，導入車輛的FEM模型就顯得很有必要了。這是一種“概念階段”的典型粗網格模型，大概會生成15萬個單元，當然單元數需要減少至大約5萬個。簡化的模型必須加以修訂，解決某些問題，然后再檢查是否還保持原有的特性。

　　現在就可以通過一種聲振方法（基于感興趣的頻率范圍），用簡化的模型評估車內多個接收位置的噪聲水平了。有兩種方法可供選擇：頻率上限至 200Hz的FEM-BEM(有限元和邊界元)方法和200Hz及以上的SEA（統計能量分析）方法。FEM-BEM方法可以被應用于結構傳播和空氣傳播路徑場合，但此方法在模型密度快速上升時會變得復雜和需要過多的單元，而當模型密度增加時SEA則能給出好的結果。

　　要識別振動或噪聲源頭與傳遞路徑，相關技術必須結合FEM-BEM方法一同使用，這樣降噪技術也許能得出結果。而SEA方法則是根據能量轉移計算去識別每個源頭的貢獻量和聲波傳輸路徑的效率（見圖2）。

圖2 SEA的網絡

　　通過逐個分析，復雜的問題可得到更有效的解決。這里我們展示AUTOSEA在考慮車頂蓬噪聲（由氣動壓力產生）的特定場合的使用。

　　首先，我們導入FEM模型，并將材料和梁截面特性儲存在數據庫里，然后通過只創建NASTRAN頂蓬單元和所有的SEA子結構來簡化幾何形狀復雜度（除了擋風玻璃可見）。我們向SEA模型加入彎曲板來代表頂蓬。

　　1.集合頂蓬、擋風玻璃和內部腔并觀察波段的模數數量，因為聲學腔增加得非常迅速。

　　2.描出被選擇的子系統的波數，觀察到玻璃的巧合頻率要遠遠低于頂蓬。在寬闊的頻帶范圍里，擋風玻璃都是一個明顯的輻射體。

　　連接頂蓬和擋風玻璃子系統，其角度接近正常，所以能量只能通過moments傳遞。連接頂蓬和內部子系統，頂蓬板的輻射效率有賴于固定邊界（如一般擋板和頂蓬內襯對輻射效率分別起到增加和減少作用）。頂蓬內襯對輻射效率的影響可通過SEA方法分析模擬或者用試驗的數據導入模型中得出。

　　用功率源連接到頂蓬子系統來代替風（氣動）壓力源。氣動壓力的頻譜可由風洞測試或者路面測試數據決定，或者作為一種默認頻譜來計算。將能量輸入到頂蓬是因為風噪在低頻時很大，并會因為結構波數和對流波數的分歧而迅速減小。請注意：模型的其他振動噪聲源（見圖3）分別是通過結構傳遞的發動機噪聲（以車輛front rail測量的振動表示）和通過空氣傳播的輪胎噪聲（以車底板的底部表面測量的彌漫聲壓級表示）。

圖3 振動噪聲源

　　想通過解決上述網絡來獲得轎車、貨車、車底、擋風玻璃和頂蓬等地方的可預測A計權聲壓值，那么也許就要注意到，A計權傳感器的更高測量水平是適用于500Hz以上頻率的。如果再看看輸入到車輛內部的能量（針對多振動噪聲源問題），會發現輪胎噪聲占據了250～1 000Hz的頻率范圍，但在更高頻段區就應該是擋風玻璃對車內噪聲負責了。因此，我們現在不得不去了解究竟是什么因素引起擋風玻璃發生振動。

　第一種途徑就是通過凍結內部聲壓來進行“源頭排位”，然后斷開風噪源和胎噪源并重新解決所有的問題。結果顯示，傳入車內的擋風玻璃的高頻輻射是由發動機振動引起的結構激勵導致的。

　　再把風噪源和胎噪源重新連接上（底板質量法的輸入是0.73m2和4.5kg），并且重新解決相關問題以獲得2 000Hz下的能量流。正如期望那樣，擋風玻璃和儀表板是車內噪聲的兩個主要貢獻源，但現在我們同樣獲知通過上下支柱傳輸的結構路徑的信息。