Die Statistische Energieanalyse (SEA) wurde für die Modellierung des durch eine Bodengruppe bewirkten Schalldruckpegels im Fahrzeuginnenraum verwendet. Eine Bodengruppe besteht aus umgeformten Blechen, auf denen sich einzelne Teile von Bitumenfolie befinden. Zum Fahrzeuginnenraum schließt die Bodengruppe mit einer Dämmung aus Schaum, Schwerschicht und Teppich ab, während sich unter dem Boden in neuen Fahrzeugen oft eine cW-Verkleidung und ein Wärmeabschirmblech befinden. Zunächst wurde untersucht, wie die Teilflächen von Bitumenfolie in das Bodengruppenmodell integriert werden können. In einem zweiten Kapitel wurden zwei Berechnungsansätze vorgestellt, um die Auswirkungen kleiner Verformungen des Blechs auf die Körperschalltransmission ins Modell zu integrieren. Zur Untersuchung der Bodengruppe, die mit Teilen von Schwerschicht (Bitumenfolie) belegt ist, wurde ein SEA-Modell aus einer bzw. zwei Platten im Fensterprüfstand verwendet. Die Berechnung des Schalldämmmaßes der Platte erfolgte hierbei einerseits mit äquivalenten Parametern für Dichte, Dicke, Elastizitätsmodul und Dämpfung, so dass die Schwerschicht über die gesamte Platte 'verschmiert' wurde. Andererseits wurde die Platte in zwei Subsysteme geteilt, von denen eines vollständig und das andere gar nicht mit Schwerschicht belegt war. Messungen an einer Platte mit Schwerschicht im Fensterprüfstand ergaben, dass das Schalldämmmaß unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz dem der unbeklebten Platte entspricht, während es oberhalb der Koinzidenzfrequenz durch die Schwerschicht beeinflusst wird. Grundsätzliche Untersuchungen an direkt gekoppelten bzw. über einen rechteckigen Koppelbalken verbundenen Platten haben gezeigt, dass alle Wellenarten Körperschallenergie tragen und dass man Hypersensititvität hinsichtlich des Plattenwinkels besonders für tiefe Frequenzen beobachtet. Für realistischere Sickenformen wie ein V bzw. U findet man bei der Modellierung als Koppelbalken fast vollständige Reflexion von Biegewellen und sehr geringe Unterschiede zwischen den Balkenformen. Bei der Modellierung als Plattenstreifen dagegen tritt Hypersensitivität bezüglich des Plattenwinkels und des Winkels zwischen den Plattenstreifen auf und die Transmissionsgrade unterscheiden sich deutlich je nach Sickenform. Besonders für den hohen Frequenzbereich führen Resonanzeffekte zu deutlich anderen Transmissionsgraden als mit dem Koppelbalkenansatz. Für die Integration der Sicke in ein SEA-Modell wird daher empfohlen, einen mit einem der beiden Ansätze berechneten Transmissionsgrad einer Linienverbindung zuzuweisen, die sich an der Stelle der Sicke befindet. Weiterhin wurde die Bodendämmung eines Fahrzeugs mit offenem Bodenkonzept untersucht, indem die Schalldämmung in verschiedenen Bauzuständen im Deckenprüfstand gemessen wurde. Das Anbringen der cW-Verkleidung und des Wärmeabschirmblechs verschlechterte das Schalldämmmaß im Frequenzbereich von 400 Hz bis 1250 Hz um bis zu 3 dB aufgrund von Doppelwandresonanzen. Ein Vergleich zwischen der Seriendämmung (Baumwollfaservlies mit durchlässigem Teppich), der Seriendämmung mit schwererem Teppich und der Seriendämmung mit zusätzlicher Schwerschicht ergab, dass die zusätzliche Schwerschicht der Seriendämmung durch ihre höhere Masse im Frequenzbereich bis 2 kHz überlegen ist. Der schwerere Teppich war der Seriendämmung lediglich bis zu einer Frequenz von 1,25 kHz überlegen. Abschließend erfolgte eine Optimierung der Bodendämmung an einem Gesamtfahrzeugmodell mit genetischen Algorithmen. Zielfunktion war dabei der Schalldruckpegel in der Fahrerkopfkavität bei einer Luftschallanregung in den Unterbodenkavitäten. Damit ist der Energiefluss bis 800 Hz durch die Bodendämmung dominiert. Bei der Optimierung dieser Konfiguration ergab sich, dass die Schwerschicht der Bodendämmung entfallen sollte, während für den Teppich eine Sorte mit sehr hohem spezifischen Strömungswiderstand gewählt wurde. Damit ist eine Verminderung des Schalldruckpegels um 6 dB in einzelnen Terzen möglich. Dabei ist der hohe Strömungswiderstand des Teppichs entscheidend. Das Schalldämmmaß der Seriendämmung des Gesamtfahrzeugmodells (Schaum, Schwerschicht und Teppich) wurde mit dem einer Dämmung aus Schaum und Teppich mit sehr hohem spezifischen Strömungswiderstand verglichen. Aufgrund der Reflexionen, die aus dem großen Impedanzsprung zwischen diesem Teppich und der angrenzenden Luft bzw. dem angrenzenden Schaum resultieren, ist das Schalldämmmaß des Aufbaus ohne Schwerschicht im Frequenzbereich bis 630 Hz mit einem einfachen Delany-Bazley-Modell von Schaum und Teppich am höchsten.
Untersuchung der hochfrequenten akustischen Transmission einer Kfz-Bodengruppe mittels Statistischer Energieanalyse
Investigations onto the high-frequency range acoustic transmission of a car floor by statistical energy analysis
2005
290 Seiten, Bilder, 61 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Fluesterkur fuer die Bodengruppe
Kraftfahrwesen | 1991
|Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagenrohbau
Europäisches Patentamt | 2020
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