Untersuchung der hochfrequenten akustischen Transmission einer Kfz-Bodengruppe mittels Statistischer Energieanalyse
Die zunehmende Relevanz der Akustik als Komfort- und Kaufkriterium für Kraftfahrzeuge einhergehend mit immer kürzeren Entwicklungszeiten macht es wünschenswert, Vorhersagen über den Schalldruckpegel im Fahrzeuginnenraum bereits in der Konzeptphase treffen zu können. Die Methode der Statistischen Energieanalyse (SEA) ermöglicht dies für den mittleren und hohen Frequenzbereich. Sie wird zur Modellierung einer Bodengruppe verwendet. Eine Bodengruppe besteht aus umgeformten Blechen, auf denen sich einzelne Teile von Bitumenfolie befinden. Zum Fahrzeuginnenraum schließt sie mit einer Dämmung aus Schaum, Schwerschicht und Teppich ab, während sich unter dem Boden eine cW-Verkleidung und ein Wärmeabschirmblech befinden. Zur Untersuchung der Bodengruppe, die mit Teilen von Bitumenfolie belegt ist, wird das Schalldämmmaß mit SEA-Gleichungen einerseits mit äquivalenten Parametern berechnet. Andererseits wird die Platte in zwei Subsysteme geteilt, von denen eines vollständig und das andere gar nicht mit Bitumenfolie belegt ist. Die Schalldämmmaße unterscheiden sich im Bereich der Koinzidenz. Weiterhin bestimmen die Verformungen des Blechs die Transmission der Bodengruppe. Für kleine Verformungen (Sicken) ist es notwendig, Transmissionsgrade bzw. Kopplungsverlustfaktoren zu erhalten, die die Änderung des Körperschallverhaltens durch die Sicke berücksichtigen. In dieser Arbeit werden die (diffusen) Transmissiongrade von Plattenverbindungen mit dem Koppelbalken- und dem Plattenstreifenansatz berechnet. Grundsätzliche Untersuchungen zeigen, dass alle Wellenarten Körperschallenergie tragen. Für V- bzw. U-förmige Sicken 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 Platten- und des Plattenstreifenwinkels auf und die Transmissionsgrade unterscheiden sich deutlich je nach Sickenform. Besonders für den hohen Frequenzbereich, wenn die halbe Biegewellenlänge die Größenordnung der Plattenstreifenbreite erreicht, führen Resonanzeffekte zu deutlich anderen Transmissionsgraden als mit dem Koppelbalkenansatz. Die Bodendämmung eines Fahrzeugs wird untersucht, indem das Schalldämmmaß in verschiedenen Bauzuständen im Deckenprüfstand gemessen wird. Eine Bodendämmung aus Schaum, Schwerschicht und Teppich weist hierbei bis 2 kHz das höchste Schalldämmaß auf, während eine Dämmung aus Baumwollfaservlies mit durchlässigem Teppich darüber durch den Impedanzsprung zwischen Teppich und Luft zu einer höheren Schalldämmung führt. Außerdem erfolgt eine Optimierung der Bodendämmung an einem Gesamtfahrzeugmodell mit genetischen Algorithmen. Zielfunktion ist dabei der Schalldruckpegel im Fahrzeuginnenraum bei einer Luftschallanregung in den Unterbodenkavitäten. Es ergibt sich, dass die Schwerschicht der Bodendämmung entfallen sollte, während der Teppich einen sehr hohen spezifischen Strömungswiderstand aufweisen sollte. Damit ist eine Verminderung des Schalldruckpegels um 6 dB in einzelnen Terzen möglich. Durch die Berechnung der Schalldämmung mehrschichtiger Aufbauten kann gezeigt werden, dass aufgrund der Reflexionen, die aus den großen Impedanzsprüngen zwischen Teppich und Luft bzw. dem angrenzenden Schaum resultieren, das Schalldämmmaß des Aufbaus ohne Schwerschicht bis 630 Hz mit einem einfachen Delany-Bazley-Modell von Schaum und Teppich am höchsten ist.
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