某商用车驾驶室白车身模态分析
某商用车白车身模态分析及试验研究
某商用车白车身模态分析及试验研究摘要：本文采用有限元数值模拟方法，并结合试验研究的手段，对某商用车的白车身进行模态分析。
分析过程中，利用超声波检测技术获取车体结构的固有频率，通过有限元分析软件对车体结构进行数值模拟，得到车体结构的振型及固有频率，并与试验结果进行对比，验证数值模拟的可靠性。
最后，针对车体结构的振动问题，提出了一些改进措施，以提高其振动性能。
关键词：商用车；白车身；模态分析；有限元方法；试验研究；振动正文：一、引言白车身是指未安装任何车身部件、发动机和传动系的车身结构，它是整车研究开发中的重要部分。
在商用车研发过程中，白车身的研究和分析对于整车设计和制造具有十分重要的意义。
其中，模态分析是对车身结构进行振动分析的有效手段之一，旨在确定车辆在不同频率下的振动状态。
对于商用车而言，优化车身结构的振动性能可以有效提高车辆的运行平稳性和乘坐舒适性，降低噪音和振动对车辆的影响，从而提高整车的质量和性能。
本文通过某商用车白车身的模态分析和试验研究，验证其振动特性，并提出相应的改进措施，以提高车身结构的振动性能。
二、模态分析方法本文采用有限元数值模拟方法，通过有限元分析软件对车体结构进行数值模拟，得到车体结构的振型及固有频率。
具体步骤如下：1. 建立有限元模型：根据车体结构的实际情况，利用有限元建模软件（如ANSYS等）建立车体结构的有限元模型，包括车身前、中、后三部分，并设置合适的边界条件。
2. 确定振动模态：在模型中输入一个外部激励，利用有限元分析软件计算得到车体结构的振型及固有频率。
3. 验证模拟结果：利用超声波检测技术获取车体结构的固有频率，与有限元分析的结果进行对比，验证数值模拟的可靠性。
三、试验研究方法为验证数值模拟结果的可靠性，本文采用超声波检测技术对车体结构进行试验研究。
具体步骤如下：1. 选择检测仪器：选用超声波检测仪器，如PMUT、HIT、Elcometer等，进行非接触式的结构固有频率测量。
某商用车白车身仿真模态与试验对标
10.16638/ki.1671-7988.2019.14.044某商用车白车身仿真模态与试验对标邢建，高志彬*，张明，郝大亮，陈守佳（青岛理工大学机械与汽车工程学院，山东青岛266520）摘要：文章通过对某车型白车身仿真模态与试验模态的对比分析，以试验模态数据为真实数据作参考，对试验与仿真中局部应变能和位移较大位置进行分析并加以改进，优化后的仿真模态参数与试验模态参数基本一致，最终结果符合要求。
此方法可缩短研发周期，提高仿真结果的准确性。
关键词：白车身；仿真模态；试验模态；优化中图分类号：U463.82 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)14-135-03Simulation Modal and Test Benchmarking of a Commercial Vehicle's Body-in-White Xing Jian, Gao Zhibin*, Zhang Ming, Hao Daliang, Chen Shoujia ( School of Mechanical & Automotive Engineering Qingdao University of Technology, Shandong Qingdao 266520 ) Abstract: Based on the comparative analysis of simulation modal and test modal of a car body-in-white, and taking the test modal data as a reference, the local strain energy and displacement position in the test and simulation are analyzed and improved. The optimized simulation modal parameters are basically consistent with the test modal parameters, and the final results meet the requirements. This method can shorten the development cycle and improve the accuracy of simulation results. Keywords: White body; Simulation mode; Test mode; OptimizationCLC NO.: U463.82 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)14-135-03引言随着计算机科学的发展与完善，有限元分析越来越多的应用在了汽车领域。
某商用车驾驶室白车身模态分析
某商用车驾驶室白车身模态分析作者：谢小平,韩旭,陈国栋,周长江来源：《湖南大学学报·自然科学版》2010年第05期摘要:以某商用车驾驶室白车身为原型,利用模态分析方法对其动力学特征参数进行分析.在理论(正问题)和实验(反问题)两个互补的模态分析过程中,利用有限元模型进行理论模态分析,为实验模态分析的实施打下良好基础.分别采用最小二乘复指数法(LSCE)和最小二乘复频域法(LSCF)进行实验模态分析,得到各阶模态振型并对理论分析的结果进行修正.经过两种结果的比较和分析,最终得出准确的模态分析结果并对白车身原型提出改进意见.生产厂商依据改进意见进行工艺改进,通过用户实际使用证实了改进方案的有效性和正确性.关键词: 商用车驾驶室;白车身;有限元;实验模态分析;LSCE;LSCF中图分类号:TH113.1文献标识码:AModal Analysis of Commercial Vehicle Cab’s Body-in-WhiteXIE Xiao-ping+, HAN Xu, CHEN Guo-dong, ZHOU Chang-jiang(State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body, Faculty of Mechanical and Vehicle Engineering, Hunan University, Changsha, 410082)Abstract: The theory modal analysis (TMA, forward problem) and experimental modalanalysis(EMA, inverse problem) methods are both used to analysis dynamics characteristic parameters of one commercial vehicle cab’s body-in-white. Finite element modal analysis is carried out to get mode shape and lay down well basis to experimental modal analysis in TMA process. In EMA process, LSCE(Least Squares Complex exponent method) and LSCF (Least Squares Complex Frequency Domain method) methods are used to get mode shape and modify TMA results. With comparison to all results, the accurate conclusion can be reached and improvement opinion is brought forward to the prototype. The improvement projection was proved to be effective by consumers’utilization after manufacturer put it into applications.Keywords: commercial vehicle cab’s bod y-in-white; finite element method; experimental modal analysis; LSCE; LSCF车辆在行使的过程中常因路面不平,车速和运动方向的变化,车轮、发动机和传动系的振动激励,以及齿轮的冲击等各种外部和内部激励,极易引起整车和局部振动。
车辆白车身DFMEA分析范例
车身工程中心编制人：新严重度新频度新探测度新风险顺序数1零部件无法安装1车身数据未符合边界要求5按《白车身孔位描述书》和《零部件边界条件确认表》进行数据检查152车身无法焊装、车身运动干涉、车身异响、用户抱怨1三维数据检查未全面检查、运动校核未考虑实车精度、相关零部件未考虑到位5按《白车身自相关检查表》和《车身运动件运动校核检查表》进行数据校核6303整车外观效果差，无法满足客户需求，影响销售4设计间隙、面差不合理；装调不到位；公差分配不合理；定位方式设置不合理6参照相关车型合理设置DTS定义值，合理设置公差，合理设置定位方式6144数模校核，定位方案确定车身4增加模具费用，增加整车成本，影响利润1设计结构时未考虑后期开发车型的共用性5编制车身开发模块化说明，预先设计拓展车型结构方案6305零部件冲压起皱，翻边开裂，尖角争料，产品结构弱，易变形，尖角拉延破裂冲压负角，件拉延开裂，模具上修边刃口强度不足，影响车身性能5冲压SE分析未到位，钣金结构不合理4按《白车身SE审查报告》进行反馈及数模修改，合理设计钣金结构6120SE分析车身/制造6车身焊接操作性差，工人抱怨、生产率低，焊接效果差，影响车身性能5焊装SE分析未到位，钣金结构不合理4按《白车身SE审查报告》进行反馈及数模修改，合理设计钣金结构，合理布置焊点位置及层次2407车身电泳底漆厚度不均匀、部分区域未充分覆盖底漆、车身锈蚀、影响整车寿命5涂装SE分析未到位，钣金结构不合理4按《白车身SE审查报告》进行反馈及数模修改，合理设计钣金结构，保证涂装效果2408总装件无法安装；车身总装操作性差，工人抱怨、生产率低；零部件维修操作性差5总装SE分析未到位未分析可维修性4按《白车身SE审查报告》进行反馈及数模修改，合理设计钣金结构，合理考虑安装操作空间，进行安装虚拟验证2409影响用户乘车舒适性，影响内部载货空间，用户抱怨3未合理设计钣金结构，钣金侵占内部空间6进行CAE分析，在保证车身性能、安装结构的前提下尽量增大内部空间，可对比标杆设计7126初期确定目标值，后期按照执行，尽量加大内部空间车身/整车10影响用户乘车舒适性，影响内部装卸货方便性，用户抱怨3未合理设计钣金结构，未按人机要求设计6按人机要求设计数据，在保证车身性能、安装结构的前提下尽量改善，可对比标杆设计6108方案阶段确定各相关尺寸，保证后期数据满足要求。
白车身模态分析报告
编号： -PD-PK-064白车身模态分析报告项目名称：458321486编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：XX汽车有限公司2013年3月目录1.分析目的 (1)2.分析软件简介 (1)3.分析模型建立 (1)3.1网格描述 (1)3.2边界条件 (2)4.分析结果与对比 (2)5 结论 (2)附录：白车身模态分析振型图 (3)白车身模态分析报告XX 汽车有限公司1.分析目的作为动力学分析的基础，模态分析是用于确定设计结构振动特性的，即确定结构的固有频率和振型。
对白车身进行模态分析就是使其结构在设计中尽量避免共振和噪声，加强其稳定性和安全性，同时计算方法与结果也可为实车试验提供参考和依据。
本报告采用有限元方法对白车身进行了模态分析，目的是考察其固有特性是否满足设计要求。
2.分析软件简介本次分析采用 Hypermesh 作前处理，Optistruct 作为求解器。
HyperMesh 是世界领先的、功能强大的 CAE 应用软件包，也是一个创新、开放的企业级 CAE 平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种 CAD 和 CAE 软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能。
3.分析模型建立3.1网格描述对车身设计部门提供的白车身 CAD模型进行有限单元离散， CAD模型以及有限元模型如图 3.1 所示。
白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要，网格描述见表 3.1 。
图 3.1 白车身 CAD 以及有限元模型表3.1网格描述单元类型四边形单元三角形单元单元数目46970015543三角形单元比例 3.4%焊接模拟CWELD单元涂胶模拟实体单元单元质量良好（按公司单元质量标准检查）3.2边界条件自由模态，无任何约束。
4.分析结果与对比对白车身的振动响应影响相对较大的激励频率多集中在低频域，本报告分析了前15阶频率振型，如表 4.1 所示。
商用车白车身焊点模拟对模态分析的影响研究
商用车白车身焊点模拟对模态分析的影响研究鞠道杰;徐延海;朱鹏兴;李升亚;李科旗【摘要】The effect of spot weld modeling on modal analysis was investigated for the finite element modal analysis of commercial vehicle cab by applying typical spot weld modeling methods ( RBE2、CDELD, ACD) based on a commercial vehicle’s body-in-white cab. Firstly, the characteristics of three typical methods of spot weld simulation methods in finite element analysis were described in detail. Based on this, the finite element model of the cab was built and the modal characteristics of the body-in-white cab were obtained. Furthermore, single point excitation method was adopted to test for for modal analysis and modal parameter identification of the body-in-white cab by using DHDAS dynamic signal acquisition and analysis system. By comparative analysis, the accuracy of three typical spot weld simulation methods was discussed. The results show that the flexible element spot weld modeling is more accurate than rigid element spot weld modeling. Meanwhile, the two flexible spot modeling elements CWELD and ACM have the equivalent model precision with the error of the simulation less than 2. 5% . Finally, the viability of using CWELD in spot weld modeling is confirmed by the application of error function. These results provide options of spot weld modeling for improving the finite element modeling quality of Commercial vehicle cab effectively.%针对商用车驾驶室有限元模态分析中如何选择点焊模拟方式来建立有限元模型这一问题,以某重型商用车驾驶室白车身为研究对象,分析了RBE2、CWELD和ACM等几种典型的焊点模拟方式对其模态分析的影响.首先,阐述有限元分析中3种焊点模拟的典型方法,并较详细地说明3种焊点模拟方法的特点,以此为基础建立某型商用车驾驶室白车身有限元模型并进行模态分析,得到该白车身驾驶室的模态特征,再利用DHDAS动态信号采集分析系统,采用单点激励法对该驾驶室白车身进行模态试验及模态参数识别,并通过对比分析讨论了3种焊点模拟方式的精度.结果表明,柔性单元模拟焊点比刚性单元模拟更为准确,CWELD和ACM两种柔性单元模拟结果误差在2. 5%以内,具有等效模型精度.引用误差函数验证了CWELD单元模拟焊点的有限元模型的可靠性.研究结果可为有效提高商用车驾驶室有限元建模质量提供了焊点模拟方式的选择参考.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(043)003【总页数】10页(P916-925)【关键词】商用车;白车身;焊点模拟;模态分析【作者】鞠道杰;徐延海;朱鹏兴;李升亚;李科旗【作者单位】西华大学汽车与交通学院,四川成都 610039;西华大学汽车与交通学院,四川成都 610039;汽车测控与安全四川省重点实验室,四川成都 610039;西华大学汽车与交通学院,四川成都 610039;西华大学汽车与交通学院,四川成都610039;西华大学汽车与交通学院,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】U463.810 引言商用车驾驶室白车身为典型的点焊结构，焊点的数量与布局对白车身的结构性能有很大影响。
商务车白车身试验模态分析研究
商务 车 白车身试验模 态分析研究
刘 焕 广 ， 陈朝 阳 ， 谭 继锦 ， 张代 胜
（ 合肥工业大学 机械与汽车工程学院 ， 安徽 合肥 ２００） ３０９
摘
要： 文章简述了试 验模 态分 析的基本理论 ， 针对某商务车 白车身说 明了模态试验模 型的建立原则 和测试
（ ｃＭ ＋ ｊＣ＋ 一（ Ｊ ｏ ￣ （Ｊ Ｆ（ ） （ ｃ ）一 ｃ ｏ （） ２
由振动 理论 可知 ， 对线性 时不 变系 统 ， 系统 任
一
点 的响 应 均 可 表 示 为 各 阶模 态 响 应 的 线 性 组
合， 即 （Ｊ＝ 。 （ ＝ ｃ ＝ ）
其 中， 为模态矩阵 ， Ｑ的物理意义可理解为
度 。而试 验模 态 分 析 针对 实 车 进 行 测试 ， 以很 可 好 地减 小这 方面误 差 。试 验 模态分 析 的结果 既 可 以作为有 限元分 析结 果 的补 充 ， 要 的 时候 甚 至 必
（） 、， ￡｝ ￡｝｛ （）为系统位移响应向量和激励力 向量 。 方程（） ｉ １ｉ端经傅 氏变换 ， ａ 可得
Ｅｘ ｒｍ ｅ ａ ｏ ａ ｎａ ｙ ｉ ｆ ａ ＰＶ ｄ ｎ Ｗ ｈ ｔ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌｍ ｄ ｌａ ｌ ｓｓ ｏ ｎ Ｍ Ｂｏ ｙ ｉ ｉｅ
Ｌ Ｕ ａ －ｕ ｎ ， Ｃ Ｉ Ｈｕ ｎｇ ａ ｇ ＨＥ ｈ ｏｙ ｎ ， Ｔ Ｎ Ｃ ａ —ａ ｇ ＡＮ ｉ ｉ， Ｚ ｊ—ｎ ＨＡ ｊ ＮＧ ａ ｓ ｅ ｇ Ｄ ｉｈ ｎ —
近 十余 年来 ， 态 分 析 的理 论 基 础 己经 发 展 模 到广义模 态理 论 ， 被 进 一 步 引入 到 非 线性 结 构 并
弹性 系统 ， 描述 系统运 动 的微 分方 程为
白车身模态分析流程、建模指导书及标准
Hex mesh
Tet mesh example:
Free edge display
Free edge display* after
before equivalencing equivalencing
Solid line indicates only one tet
网格划分Advanced Surface Mesher
➢ Benefits
➢ Drastically reduce analysis modeling time
➢ the same part can now be meshed in less than a minute ➢ originally, it would take at least 30 minutes
Company Confidential
User Scenario 1
➢Pseudo surface cleanup
➢Create congruent meshes (based on user defined tolerance)
➢ Select initial tri-mesh ➢ Set tolerance to .1
DISTORTION CHECK OF HEX ELEMENTS
Object: The Test Option
gives an
overview for the current group
Company Confidential
TYPICAL VERIFY FORM
Aspect
Company Confidential
Company Confidential
焊点的连接方式
白车身模态分析与对标
弹性模蠹 ／ ｉ （ Ｎ ／ ｍｍ ）
：
泊松 比
０ ３
密度 （ Ｔ ｏ ｎ ／ ｍｍ。 ）
７ ８ ５ Ｅ — — ０ ９
求Ｊ ￣ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ 体 ７ 亡 模拟．
ｒ ＿ ｌ ２
焊点
钢
Ｊ 、 Ｊ ５ ｍｍ，二 ‘ 层焊 的焊点 弘冗 、 ｒ 为 ８ ｍｍ， Ｊ Ｈ Ｒ Ｂ Ｅ ２ 死帧拟 艟终搭 ｊ Ｅ 的
４ ５ ５ ５
４ ６ ８５
５ ４１ ８
５ ３ ６ ８
７ ６ ＡＵ Ｔ ＯＴ Ｉ ＭＥ
ＡＵＴｏ ＴＥＣＨ ＮｏＬｏＧ Ｙ ｌ 一 １
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Ｉ
时代汽乍 Ｗ Ｗ Ｗ￣ Ｎ ａ ｕ ｌ ｏ ｔ ｉ ｌ Ｔ １ ｅ Ｃ Ｏ ｌ ｉ １
图３ 整 体 一 阶 扭 转 仿 真 与 试 验 对 比
．
Ｊ １ 】 米ｉ ＇ ｔ ｆ ￣汽 的舒适件 、安 全性 ｆ ¨ ｒ 靠 义以 轿车 白车身 为研究 对象 ．对其
进 订限 屯 态 分析 ．攫取 磬敬 ， 并利用＿ 乍 『 限元 仿 仃顿牢 、振 ｊ 验结
的对怀 采验汪其有限元模 ｎ 勺 仃嫂 ．
２ 白车身有 限元模型 的建立
Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ Ｄ ． ｍ ｃ ｚ － Ｏ Ｓ 法 对 进 ｌ ｊ 性 态 分
３ 模 态 试验 方法
㈠１ ｌ ｑ 模 态 试验 条 件为 台懈 『 ， Ｉ Ｊ 门、 车
表２ 模 态 分 析 仿 真 与试 验 对 比
频率 （ Ｈ ｚ） Ｃ Ａ Ｅ仿真
３１ ４７
Ａ ＵＴ（ ）ＴＥＣＨＮｏ Ｌｏ Ｇ Ｖ
章建军 同济大学
陈芳
林 宏 ２ ０ １ ８ ０ ４
某商用车驾驶室白车身模态分析
某商用车驾驶室白车身模态分析一、绪论随着经济的发展和人们对生活品质的要求越来越高，商用车在物流、运输、旅游等领域的需求也越来越大。
商用车驾驶室作为商用车的重要组成部分，对驾驶员的舒适性、安全性以及工作效率都有着重要的影响。
本文将对商用车驾驶室的白车身模态进行分析，以便更好地了解其特点和优势。
二、商用车驾驶室的设计特点1.舒适性该商用车驾驶室采用了人性化设计，座椅可进行多向调节，以适应不同体型的驾驶员。
此外，驾驶室还设置了调节空调、音响等功能，为驾驶员提供了一个舒适的工作环境。
2.安全性商用车驾驶室采用了高强度材料制作，能有效抵御外部撞击和振动，提供更高的安全性。
同时，驾驶室还设置了气囊等安全设施，增加了驾驶员的被动安全防护。
3.工作效率商用车驾驶室设计了合理的布局，使驾驶员可以方便地操作各种控制设备，提高了工作效率。
另外，驾驶室还配备了多媒体设备和导航系统，方便驾驶员的工作和生活。
白车身模态是指车辆行驶过程中由于外部激励造成的车辆结构振动。
白车身模态分析可以通过有限元分析方法来实现。
在商用车驾驶室的白车身模态分析中，需要进行以下步骤：1.建立有限元模型首先，需要通过CAD软件建立商用车驾驶室的三维模型。
然后，利用有限元软件对模型进行离散化，将驾驶室划分为多个小单元，以便进行数值计算。
最后，根据材料特性和实际工况对各个单元进行材料属性和边界条件的设定。
2.求解模态信息根据有限元模型，可以求解其模态信息，包括自由振动频率和振动模态形态。
通过分析模态信息，可以得到驾驶室在不同振动模态下的应力、应变和振动特性，为后续的设计和优化提供参考。
3.分析结果评价根据白车身模态分析的结果，可以对驾驶室的结构强度、振动特性和噪声辐射等进行评价。
如果一些模态频率接近激励频率，可能会导致共振现象，需要进行优化设计，提高驾驶室的抗振能力。
四、结论通过商用车驾驶室的白车身模态分析，可以更全面地了解驾驶室的结构特点、振动特性和工作环境等方面的信息。
重型商用车驾驶室模态试验与分析
重型商用车驾驶室模态试验与分析重型商用车驾驶室模态试验与分析摘要：驾驶室模态分析是商用车NVH特性研究的重要内容，识别驾驶室模态对避免驾驶室结构与声腔共振以及降低车内噪声有着重要的意义。
本文以某重型商用车驾驶室为例，采用模态试验法进行模态测试及分析，获得驾驶室模态频率和变形部位，为后续驾驶室的结构优化和NVH性能改善提供了重要依据。
关键词：驾驶室模态；模态试验法；NVH性能；结构优化引言车辆NVH特性是指在车辆工作条件下驾驶员和乘客感受到的噪声（Noise）、振动（Vibration）和声振粗糙度（Harshness），是衡量汽车质量的重要综合性指标。
驾驶室作为是重型商用车四大系统之一，可直接将振动噪声传递给驾驶员和乘客，其结构性能的好坏对整车NVH有重要影响，并将直接影响到产品的竞争力。
因此，在研发阶段就必须严格控制驾驶室结构模态等车辆NVH性能关键参数。
商用车驾驶室车内噪声成分含有低频、中频和高频，在汽车研发阶段要分别考虑加以抑制。
由结构振动引发的低中频噪声，易引起乘客疲劳烦躁等不适，严重影响汽车乘坐舒适性。
研究通过测试分析和优化驾驶室结构模态以降低驾驶室内振动、噪声意义重大。
本文基于国内某重型商用车，采用模态测试分析技术，研究了驾驶室结构NVH 特性，为后续驾驶室结构优化和降低了车内振动噪声提供了重要依据。
1.模态测试基本原理驾驶室系统离散化后可视为一种具有N个自由度的线弹性动力系统，其强迫振动的运动方程式可用矩阵形式表示：①方程①经拉氏变换得：传递函数可表示为：[M]--质量矩阵，实对称矩阵，正定；[C]--阻尼矩阵，实对称矩阵，半正定；[K]--刚度矩阵，实对称矩阵，正定或半正定。
令，振动系统的频响函数矩阵为：对于线性系统，多自由度系统的频响函数是多个单自由度系统频响函数的线性组合。
要确定全部模态参数、、，实际上只要测量频率响应函数矩阵的一行或者一列即可。
某多功能商用车白车身静动态特性试验与分析
主题 词 ： 多功 能商用 车 白车身
静态 特性
动 态特性
中图分类 号 ： ４ ３ ２ 文献标 识码 ： 文章 编号 ：０ ０ ３ ０ （０ ２ ０ — ０ １ ０ Ｕ ６． ８ Ａ １０ — ７ ３ ２ １ ）５ ０ ４ — ４
１１ 试 验 器 材 及 准 备 工 作 ．
图 １ 车 身 网 度测 试 系 统 ０
根 据车 身 的实际结 构 ， 点 布置在 左右 门槛梁 、 测 左 右 前悬 置 、 风 窗 、 前 门 、 前 左 左一 窗 、 二 窗 、 左 右前
以某款 已上 市 的多 功能 商 用 车为 研究 对 象 ． 对
其 车身 的静 、 动态特 性进 行 了试 验 与分析 ， 为新 产 品
开 发提供 参考 依据 。
１ 静 态 特 性 试 验
车 身静态 特性 分析 的关键 在 于合理 确定 载荷及
其 目标 值 ， 车身载荷 状态 主要 有 以下两种 『 ｌ １ ： ａ 转 工况 （ 拟车 轮抬 高 ）扭 矩 由车 桥负 荷 、 ． 扭 模 ， 悬 架 刚度和路 面不 平度 计算确 定 ： ｂ弯 曲工 况 （ 拟乘 客 、 ． 模 行李 箱 负荷 ）参 考 载荷 ． 可 由乘 员人数 、 行李 箱负 荷确定
．
设计 ． 计算 ． 研究 ・
某 多功能商用车 白车身静 动态特性试验 与分析
王 海 朔 张代 胜 谭 继锦 阮
（ 合肥 工业大 学 ）
君
【 摘要 】 对某 多功能商用车 白车身进行 了静态 、 动态特性试 验测试 。通过分析静 态特性试验结果可知， 车身弯曲
刚度 曲线 基本 光滑 ． 身各 部 位 变 形 不 大 ， 参 数 可 作 为 新 车 设 计 参 考 ； 身扭 转 刚 度值 中等 ， 车 开 发 时 需 要 进 一 车 其 车 新 步 提 高 通 过分 析 动 态 特 性 试验 结 果 可 知 ， 车 整 体模 态值 较 高 ， 布 基 本 合 理 ， 明其 低 阶 动态 特 性 良好 ， 需 注 该 分 表 但
白车身计算模态分析中的几个简单问题探讨
白车身计算模态分析中的几个简单问题探讨1 引言白车身模态分析是主机厂所有CAE分析项中最简单的，没有之一。
考虑到大家在模态空间公众号中看惯了高深的文章（谭祥军注：博士过奖了！），所以今天给大家换换口味，讨论一下这个最简单的分析项。
在这篇文章里，我们不谈模态分析理论，只探讨几个基本问题：做模态分析的有限元模型该不该带风挡玻璃？根据白车身模态如何估算内饰车身模态？整体弯扭模态如何识别？模态频率的目标值如何设置？模态频率不达标该怎么办？2 白车身模态分析方法白车身模态分析方法几乎人人都会，但为了文章的完整性，我还是坚持把它写出来。
白车身模态分析为自由模态分析，即模型不加任何形式的约束。
分析的频率范围设定为1-100Hz；下限设为1Hz，其目的是避免计算前6阶的刚体模态，以节约计算时间。
通常我们使用NASTRAN软件的SOL103求解序列，算法选用兰索士法（对应卡片为EIGRL）。
结果输出设置中，我们除设定输出位移(DISP)和应力(STRESS)外，还应设定输出应变能密度（ESE）。
在Hypermesh中完成以上操作非常简单；当然也可以将以上设置写成一个Nastran头文件模版，每次分析只要在头文件文本中将模型文件名include一下，无需重新设置。
3 问题之一：究竟应该用BIW还是BIP做模态分析？做白车身模态分析，一般会考虑两种模型。
一种叫BIW, 指焊接车身的本体部分，包括通过螺栓连接的碰撞吸能结构，不包括通过螺栓连接或粘接在车身本体上的玻璃、车门、发动机罩板、天窗、行李箱盖以及翼子板、仪表板支撑横梁等。
另一种叫做BIP，也叫做Glazed BIW，是在BIW基础加上前后风挡玻璃和三角窗，如果天窗玻璃是直接粘在顶棚上不能开启的，BIP还应包含天窗玻璃。
BIW的前几阶整体模态中，通常没有整体扭转模态，而是代之以Match Box模态（即顶盖左右错动模态）。
BIW粘上风挡玻璃后，Match Box模态就不存在了，所以我们很难界定这阶模态跟整车NVH 响应之间有何种关联。
白车身模态分析作业指导书
1、适用范围任何车型的白车身。
2、分析的目标及意义本分析旨在分析白车身的振动固有频率和振型，得到的数据可为车身结构设计和振动噪声分析提供参考。
3、前处理建模白车身模型（只包括焊接总成，不包括门、玻璃、内饰等螺栓紧固件），焊点用RBE2(6个自由度)模拟，焊点布置应符合实际情况，边界条件为自由。
网格划分参考网格划分标准。
下图为某白车身有限元模型。
4、分析软件的使用3D工程软件：UG（用于几何面修改和建立，并传送到分析软件）有限元分析软件：HYPERMESH，PATRAN（用于前、后处理）；NASTRAN（用于求解结果）5、分析结果后处理及评价标准通过模态分析求得除刚体模态外的200Hz以下的模态振型。
以目标车的实验和分析结果为目标，主要的几阶整体弯扭模态频率应高于或至少等于目标车相对应的模态频率。
结构的动态响应由外界激励频率和结构本身的固有频率和相应振型决定。
在结构设计时，应考虑这些因素。
第一，尽量提高结构的刚度，以提高前几阶固有频率；第二，结构固有频率应尽量错开载荷激振频率2Hz以上。
微型车的激励一般最主要为路面激励、车轮不平衡激励、发动机的怠速激励。
路面激励一般由道路条件决定，目前高速公路和一般城市较好路面上，此激励力频率多在1-2Hz。
车轮不平衡激振频率取决于汽车的行驶车速。
发动机的怠速激振频率取决于怠速转速和汽缸数。
6、成果提交形式以报告的形式提交。
7、分析注意事项7.1 首次递交NASTRAN求解前，须先检查确认不能有重复单元、自由节点及未赋属性的单元，且MPC连接关系正确。
7.2 首次计算完毕后，导入结果文件检查分析结果，看是否漏焊点，若漏焊处较多，则在结果中可能出现前六阶模态有非零值（前六阶应该为刚体模态，频率值接近零）；如无漏焊，则除去前六阶刚体模态，看剩下的结果。
附图（某白车身模态分析除去刚体模态的前两阶振型）：第7阶振型云图第8阶振型云图。
汽车白车身模态分析及结构优化
车辆工程技术56 车辆技术 伴随现代科技快速进步，汽车制造厂商也在日益提升生产能力，相应的汽车结构设计也备受重视。
在汽车设计中，白车身的质量至关重要，与整车质量直接相关。
而伴随先进计算机技术的广泛普及和快速发展，在白车身结构设计中，也越来越多地用到计算机辅助技术。
尤其是模态分析法，可以促进白车身结构设计的优化及汽车产品质量的进一步提升，值得加以分析探讨。
1 模态分析 （1）重要作用。
通过模态分析，可以得出白车身的实际一阶频率，再与发动机怠速条件下的激励频率比较，便能判断结构的共振问题，以防增大车身振动或噪声，并且供结构优化参考。
最后，利用试验中尚未模态分析对比验证，还能深入分析白车身优化模型的可信度。
在本文中，已经固定了车型外形、材料等，所以考虑通过优化厚度，来模态优化白车身结构。
针对白车身，采用一阶模态频率，来分析车身零部件质量灵敏度及板厚的模态，以及板厚、结构一阶频率、灵敏度模态间存在的关系，并得出结构优化中涉及的零部件，再通过一定的算法，来优化白车身模态。
（2）分析研究过程。
通过分析灵敏度，能针对某部位，得出最有效的结构修改方法，并且初步估计出，期望动态改变所要修正的区域。
根据灵敏度理论，算出白车身结构模态分析下，固有一阶频率与汽车质量在零部件板厚上的灵敏度结果。
据以上灵敏度分析显示，通过强化后门框，能最明显地增大结构的固有一阶频率，而通过强化后裙板，也可以得到明显增大的效果，并且外板的效果优于内板。
而分析结果还显示，通过加强后门框支柱的板件，却会影响固有一阶频率的改善。
这样的板件主要包含顶棚、后翼子板、后侧围板等。
通过进一步分析，得出了一阶模态下的正负灵敏度板件分别图。
此外，通过更改不同板件厚带给车身质量的具体影响，也通过模态分析得出。
因为要顾及对白车身适当轻量化的要求，所以为了增大固有一阶频率，不可直接强化对增大固有一阶频率贡献最大的结构板件，而应注意与其质量灵敏度相结合，也适当修改贡献不大的板件，以此来通过增大固有一阶频率来达到白车身质量上的要求。
某驾驶室白车身模态分析
ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｒ ＇ ｓ ｃ ａ ｂ ａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｖ ａ ｉａ ｒ ｎ ｔ ．
第５ １ 卷 第 ｌ Ｏ 期
Ｖｏ Ｉ ． ５１ Ｎｏ ．１ ０
农 业装备 与车辆 工程
Ａ Ｇ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｌ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｅ Ｑ Ｕ Ｉ Ｐ Ｍ Ｅ Ｎ Ｔ＆Ｖ Ｅ Ｈ Ｉ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ
２ ０ １ ３ 年 １ Ｏ月
０ｃ ｔ ｏ ｂｅ ｒ ２ Ｏ１ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ — ３ １ ４ ２ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ０ １ ３
某商用车白车身结构静强度分析
某商用车白车身结构静强度分析本论文依据有限元的基本理论，建立某型商用车白车身有限元模型，并在通用有限元分析系统MSC.Patran/Nastran中进行白车身结构的弯曲、单边扭曲、全扭曲三种工况的静态强度分析。
0 前言从2000年法兰克福国际商用车展到2009年第37届美国中部卡车展，商用车（尤其是重型卡车）在国际主流车市上凸显强劲的增长势头和市场占有率。
驾驶室作为商用车辆的一个主要产品总成，由于它是造型和结构功能的有机结合体，同时也是驾驶员和乘员工作和休息的空间，因此它在整车中体现出共性的技术应用和独有的发展特征。
本论文某型商用车驾驶室白车身作为研究对象，首先对白车身结构几何进行网格划分，检查网格划分质量，建立精确的有限元分析模型；进而基于此模型，施加适当约束，使用MSC.Patran/Nastran对白车身结构进行弯曲、单边扭曲、全扭曲等不同工况的静态强度仿真分析。
1 白车身有限元模型的建立驾驶室白车身含有零件数目众多，并且常含有复杂的曲面，用网格准确描述其几何特征的难度较高，复杂的曲面会产生许多网格上的问题，如单元畸变、网格细小、网格失真等诸多问题。
对数目繁多、曲面复杂的零部件划分高质量的网格工作量大、难度高。
除此之外，白车身各个部件之间是通过焊接连接起来的，两部件在焊接处具有完全相同的自由度，为刚性连接，可用一维rigid单元模拟表示。
在整个白车身模型中焊点多达上万个，需利用rigid 面板在焊点位置逐个施加。
并且焊点与焊点、焊点与约束之间很容易出现过约束的情况。
文中将网格的检查标准设为Jacobin=0.6、aspect ratio=5、warpage=15°、skew=40°、min-angle=30°、max angle=120°，经检查后，不合格网格数为162个，网格失效百分比为0.0%，整体上网格的形状较为理想，网格质量较高，为计算结果的准确性提供了一个必要条件。
某驾驶室白车身模态分析
某驾驶室白车身模态分析朱晓东;朱雄;祝惠;张代胜【摘要】以某轻卡驾驶室为研究对象进行自由模态试验,建立有限元模型并进行了有限元模态分析.通过模态实验结果和模态计算结果对比验证模型准确性.为避开发动机怠速激励频率,避免共振,以驾驶室部分板件厚度作为设计变量,通过尺寸优化提高驾驶室一阶模态频率.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2013(051)010【总页数】3页(P46-48)【关键词】白车身;有限元;模态试验;尺寸优化【作者】朱晓东;朱雄;祝惠;张代胜【作者单位】230601安徽省合肥市江淮汽车股份公司技术中心;230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院;230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院;230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院【正文语种】中文【中图分类】U463.810 引言驾驶室是整车的重要组成部分，其性能优劣直接影响到整车的性能。
在车身有限元分析中，模态分析是验证结构设计合理性的重要手段之一。
对模态试验结果的研究可以分析出车身的振动固有频率及相应振型，从而可以反映出车身的整体动态特性是否满足设计要求。
当激振力频率接近驾驶室固有频率时，驾驶室会发生共振［1］。
对驾驶室结构疲劳寿命产生影响，同时降低乘坐舒适性。
本文对某轻卡驾驶室白车身分别进行试验模态分析和有限元模态分析，得到白车身的各阶模态频率和振型。
分析结果表明，该驾驶室一阶频率与发动机怠速激励频率耦合，需对驾驶室结构进行优化，提高一阶模态频率。
采用尺寸优化方法，取板件厚度为设计变量，总质量为约束函数，一阶模态频率为目标函数，优化取得了预计结果。
1 驾驶室结构模态试验驾驶室白车身模态试验是在模态试验专用吊架上完成的。
通过试验获取了驾驶室的固有频率、模态振型等参数，为评价现有车身结构动态特性和校验有限元分析结果建立了基础。
驾驶室白车身模态测试采用自由模态方式，用4根橡皮绳将其悬挂在模态试验专用吊架上，使车身处于自由状态，整个悬挂系统固有频率低于2 Hz。
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某商用车驾驶室白车身模态分析
作者：谢小平,韩旭,陈国栋,周长江
来源：《湖南大学学报·自然科学版》2010年第05期
摘要:以某商用车驾驶室白车身为原型,利用模态分析方法对其动力学特征参数进行分析.在理论(正问题)和实验(反问题)两个互补的模态分析过程中,利用有限元模型进行理论模态分析,为实验模态分析的实施打下良好基础.分别采用最小二乘复指数法(LSCE)和最小二乘复频域法(LSCF)进行实验模态分析,得到各阶模态振型并对理论分析的结果进行修正.经过两种结果的比较和分析,最终得出准确的模态分析结果并对白车身原型提出改进意见.生产厂商依据改进意见进行工艺改进,通过用户实际使用证实了改进方案的有效性和正确性.
关键词: 商用车驾驶室;白车身;有限元;实验模态分析;LSCE;LSCF
中图分类号:TH113.1文献标识码:A
Modal Analysis of Commercial Vehicle Cab’s Body-in-White
XIE Xiao-ping+, HAN Xu, CHEN Guo-dong, ZHOU Chang-jiang
(State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body, Faculty of Mechanical and Vehicle Engineering, Hunan University, Changsha, 410082)
Abstract: The theory modal analysis (TMA, forward problem) and experimental modal
analysis(EMA, inverse problem) methods are both used to analysis dynamics characteristic parameters of one commercial vehicle cab’s body-in-white. Finite element modal analysis is carried out to get mode shape and lay down well basis to experimental modal analysis in TMA process. In EMA process, LSCE(Least Squares Complex exponent method) and LSCF (Least Squares Complex Frequency Domain method) methods are used to get mode shape and modify TMA results. With comparison to all results, the accurate conclusion can be reached and improvement opinion is brought forward to the prototype. The improvement projection was proved to be effective by consumers’utilization after manufacturer put it into applications.
Keywords: commercial vehicle cab’s bod y-in-white; finite element method; experimental modal analysis; LSCE; LSCF
车辆在行使的过程中常因路面不平,车速和运动方向的变化,车轮、发动机和传动系的振动激励,以及齿轮的冲击等各种外部和内部激励,极易引起整车和局部振动。
当外界激振频率与系统固有频率接近时,将产生共振[1]。