蔡连胜，赵岚宇，朱箴箴，曾志新

（广汽集团汽车工程研究院，广州511434）

轿车用空滤器通常由空滤器壳体和滤芯组成。为了达到好的滤清效果，需要减小进气阻力、增大储灰能力，空滤器容积要尽量大。但是作为壳体结构的塑料件当空滤器尺寸变大时，则刚度减弱中低频模态较多，在进气流压力波的作用下，空滤器容易产生中低频共振噪声。因此需要在设计阶段进行模态分析，确保空滤器的结构满足NVH性能[1]。

目前轿车用空滤器普遍采用PP+GF30 材料通过注塑工艺实现批量化生产。注塑过程中，为了达到生产效率要求，需要高速注射充型、经保压冷却后顶出，通常整个周期在15 s～20 s之间。

在注塑过程中，热的熔体沿着冷的金属模具壁面快速流动填充型腔。由于塑料的导热率低，在黏性剪切力作用下，紧贴型腔壁面的熔体玻纤沿着流动方向排列，内部的流体则取向不很明显。宏观而言，此种工艺导致了空滤器力学性能的各项异性。使用均质的材料参数进行模态分析，必然会带来一定的误差。

1 平均场均质化（MFH）理论

应对材料的各向异性，平均场均质化（Mean-Field Homogenisation）理论[2]使用统计方法以宏观平均响应替代微观随机响应，从而把高次、多维难以求解的问题转化为低维问题，示意图见图1。

通过模流分析，可以获取节点上较精确的玻纤取向，Digimat 应用MFH 理论将微观随机的玻纤分布，简化为单元节点上的平均玻纤分布，并使用玻纤张量矩阵表征此处的玻纤，其中矩阵的三特征向量和特征值分别对应玻纤方向和沿此方向的概率统计。……