某轿车自车身模态分析

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基于Hyperworks某乘用车白车身刚度及模态分析

３１Ｎｏ．２
Ｍａｒ．２０１７
文章编号：１６７２ — ６１９７（２０１７）０２ — ００４０ — ０４
基于Ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ某乘用车白车身刚度及模态分析
焦学健，邢帅，赵慧力，曲学凯
中图分类号：Ｕ４６３．８２文献标志码：Ａ
Ｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｎｐａｓｓｅｎｇｅｒ
ｃａｒＳｂｏｄｙ－ｉｎ — ｗｈｉｔｅｂａｓｅｄｏｎｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ
ｔｈｅｔｏｒｓｉｏｎｒｉｇｉｄｉｔｙｉｓｌｏｗ．ＴｈｅｌｏｗｅｒｏｒｄｅｒｍｏｄａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆＢＩＷｉｓｈｉｇｈｅｒａｎｄｈａｓｇｏｏｄｌｏｗ
工况，最终获取整车的刚度、模态频率及振型．有限元分析结果显示，白车身有良好的弯曲刚度，扭转刚度偏低；低阶模态频率高，有良好的低频特性．在后续改进中应采取相应措施提高其扭转刚度．
关键词：白车身；扭转刚度；弯曲刚度；模态分析；Ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ
第３１卷第２期
２０１７年３月
山东理工大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）

轿车白车身模态分析

模态分析是本课题所采用的研究手段，它的经典定义是：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数【１】。模态分析包括对结构动态特性的解析分析和试验分析，在数学上，模态参数是力学系统运动微分方程的特征值和特征向量；而在试验方面则是试验测得的系统的极点（固有频率和阻尼）和振型（模态向量）。
２
江苏大学硕士学位论文
了。虽然科技界对这一技术的掌握及发展速度不算慢，但在工程技术上的普遍应用和推广还有待于各方面条件的成熟，如产品技术发展竞争的需要及模态分析技术手
段的进一步廉价化。
１．２立题意义和研究内容
车身是轿车的关键总成，是驾驶员的工作场所，也是容纳乘客和货物的场所。车身应对驾驶员提供便利的工作环境，对乘员提供舒适的乘坐条件，保护司乘人员免受汽车行驶时的振动、噪声、废气的侵袭以及外界恶劣气候的影响，并能保证完好无损地运载货物且装载方便。从结构上讲，它的构造就决定了整车的造型，要求曲线流畅和色彩和谐。同时它也决定了整车的总布置及各种附件的安装和固定。更重要的是，它的力学特性能直接决定着整车的力学特性。尤其是承载式车身，没有独立、完整的车架，发动机、底盘完全安装在车身上，车身承受着全部载荷。我们仅仅研究白车身而不研究整车是因为整车在安装了各种附件后，它的非线性过大，试验测试得出的数据误差就过大，对研究没有指导意义。据分析，白车身对整车的刚度贡献达到６０％以上。
ｏｎｌｙｅｘａｍｉｎｅｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｂｕｔａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅａｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒ
ｐｅｏｐｌｅｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｂａｓｅｄ０ｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｆ＇ｍｉｔｅ

面向某轿车白车身的模态与试验分析

ｃｒｉｄｌｉｕｔｏａｎｍｏａｔａｉｎ，ｐｉｔｏｔｔｅｗｅｋｅｓｐｒｎｃｒｂｄｎｕｏｐｉｉｔｏｏｔｅｃｒｓｏｎｕｈａｎｓａｔｉａｏｙａｄｐｔｓｍｅｏｔｚｉｎｔｈａ．ｍａ
ＫｅｒｓＣａ；Ｂｄ－ｎｗｈｔ；ＡＮＳｙｗｏｄ：ｒｏｙｉ－ｉｅＹＳ；Ｍｏａｎｌｓｓｄｌａａｙｉ
ｌ引
言
能等有着十分重要的意义
。
车身结构模态分析是轿车新产品开发中结构分析的主要内容。尤其是车身结构的低阶弹性模态，它不仅反映了汽车车身的振动特性，且是影而响车身结构动态强度的关键指标ｕ。］
ＡｂｔａｔＡＮＳｏｔｒｓｕｅｏｅｔｂｉｈｔｅｆｉｌｍｅｔｍｏｅｆｃｒｉｈａｅ．Ｊｄｉｇｓｒｃ：ＹＳｓｆｗａｅｉｓｄｔｓａｌｈｉｔｅｅｎｄｌｏａｎｔｅｐｐｒｇｎｓｎｅｕ
的车身模态分布对提高整车的可靠性和ＮＶＨ性
收稿日期：０００— １２１—３０
ＩＫ］［一。Ｍ］Ｉ０［一（）２解此方程可以得到结构的 ”对特征值和特征向量，对应于结构的频率和振型。解广义特征值
的方法主要有广义雅可比法，逆迭代法以及子空间法。当系统的频率和振型求得以后，可以使还用振型迭加法求得系统响应。对于计算响应比较

某轿车白车身模态仿真分析

某轿车白车身模态仿真分析田国红;齐登科;孙立国【摘要】以某国产轿车白车身为研究对象,用HyperWorks软件建立了以壳单元为主的白车身有限元模型,通过Nastran对该模型进行模态分析计算,得到白车身的各阶模态频率和模态特性.结合模态分析结果,分析汽车运行时来自于外界和内部激励源的振动,为该款车后续的动态特性改进设计提供参考.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】3页(P38-40)【关键词】白车身;Hyperworks;模态分析;激励源;有限元【作者】田国红;齐登科;孙立国【作者单位】辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121000;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121000;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州121000【正文语种】中文【中图分类】U467.3关键字：白车身；Hyperworks；模态分析；激励源；有限元10.16638/ki.1671-7988.2015.10.016CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)10-38-03 现代汽车可以看作一个复杂的多自由度振动系统，在受到外界激励时会产生振动。

当外界的激振源频率与汽车系统固有频率接近或相同时，会使汽车与其产生共振。

车身是轿车重要组成部分，被看作是一个连续的弹性结构系统，其固有振动频率表现为无限多的固有模态。

低阶模态多是整体振型，如整体扭转、弯曲振型；高阶模态多是一些局部的振型，如地板振型、车顶振型等。

汽车NVH性能对整车模态分布是否合理影响较大[1]，因而模态分析在汽车设计和研究过程中得到广泛应用。

模态分析技术是一门重要的工程技术，对车身结构进行模态分析在车身结构动态特性分析和结构优化方面意义重大[2]。

本文以某款轿车为研究对象，先通过对3D白车身模型的建立，然后在Hypermesh中进行有限元划分，最后在对其进行模态计算和分析。

某轿车白车身模态试验分析研究

某轿车白车身模态试验分析研究张华鑫;童敏勇【摘要】新车型的设计研发过程中应首先考虑的是白车身的动态特性，通过试验得到的动态特性参数能很大程度的改变现有新车型开发周期长、成本高的现状，从而可以尽快的发布以及上市新车型。

通过试验方法对某一款汽车的两种白车身模态进行了分析对比，得到其各项模态性能参数，通过对结果的分析为以后进一步研究白车身NVH性能提供了试验依据。

%Dynamic characteristic should be first considered in the process of design research and development for body-in-white, dynamic characteristic parametersobtained by test can greatly change the long cycle of new model development, the presentsituation ofthe high cost, which can release aswell as the listing of new models as soon as possible.In this paper, two test methodsfor a body-in-white mode are analyzed and compared, the modalperformance parameters are got, analysisof the results can provide experimental evidences for thefurther research NVH performance of body-in-white.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P107-109)【关键词】白车身;振动;频率;模态试验;结果分析【作者】张华鑫;童敏勇【作者单位】天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津 300222;天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津 300222【正文语种】中文【中图分类】TK4220 引言如今在世界各汽车公司竞争日渐白热化的趋势下，有效的缩短新车型的研发，不断变更新车型研发的方式。

轿车白车身模态分析及试验验证

于该课题中对焊点的处理。因此以２５ｍｍ为设定单
元尺寸对白车身进行网格划分，在ＨＥＭＥＨ中ＹＰＲＳ
进行前处理，最后白车身共离散成１３４３个节点，５１１６５６个单元，其中共有焊点４８６个。最后建立４３２
表３中车身扭转是指绕ｚ扭转；弯曲是指绕Ｙ轴
限元软件中得到广泛地应用。白车身模态分析属于基轴弯曲；侧向弯曲是指绕轴弯曲。通过有限元分析本振动问题，模型规模比较大。对车身振动贡献主要在样车试制前即可预知白车身结构振动特性，根据实
１２：３５：９４
００２５４１７．２Ｏ．６３４８．９５２６．３６．７９４Ｏ８５２６９．９ｌ４８．２４３７．６６．０７８３１５．４
测点连线应能显示白车身形状，反映出振动形态『。３］
开来自路面和发动机怠速运行的激励频率。有限元分
地板、顶盖弯曲侧向弯曲阶弯曲前部扭转顶盖和行李箱隔板振动
一
析结果模态振型图，如图２所示。
４６５４．０
４９７３
．．
４８．．
４白车身模态试验验证
．
２８８８１１６７３．９２３５．６３５３４７２．４．００６１４１７ｌ．２１６．８２９９．４４１８．１５２７．８

某轿车白车身模态分析与优化

｛（ｙｆ）＝ｆｘＹｚｅ：Ｈ，，，）６（，，）ｌ｜＇
（）３
其中：ｑ。，））为矢量振幅；｛（＇ｚｂ， ∞ 简谐运动的角频率。将其代人（）得：２，【一∞ 】ｂｅｐｉｉ＝）Ｋ（ｘ（ｔＯ）ｏ）（）４（）５
果精确度降低；删去对整体性能影响不大的小部 ③
件，但保证总体白车身质量与实际质量相差不大。现代轿车多采用全承载式车身，体骨架结构由车
车体结构件及覆盖件焊接而成】白车身的焊接工。
中图分类号：４Ｕ６文献标识码：Ａ文章编号：０ — ４４２ｌ）３０２－３１６４ｌ（０１０－０６００
ＭｏｌａａｙБайду номын сангаасｉｎｄｏｉｉａｉｎｏａｒｓｂｏｙ—ｉｄａｎｌｓｓａｐｔｍｚｔｏｆｃｄｎ—ｗｈｔｉｅＸｉａｙ，ＦｎａａＺｈｏ－ｉｅｇＬｎ—ｆｎａｇ，ＷａｇＨｏｇｉｏ，Ｈｕｎ－ｂｎｎ－ｘａｉＹａｏ
Ａｓｒｃ：Ｆｎｅｍｎｍｄｌｎｙｉｔｅｒｉｄｃｓｄｂｅｙ．ｄｆｉｌｎｍｅｃｒｏｙｉ－ｈｔ（Ｉｂｔｔｉｉｅｔｏａａｓｏｉｕｓｒｆａｎｔｅｅｔｏｌｆａ’ｂｄ－ｎｗｉＢＷ）ａｔｄｅａｌｓｈｙｓｓｅｉｌｎｉｅｍｅｄｏａｓｅ
研穷与分析

轿车白车身试验模态与计算模态相关性分析

轿车白车身试验模态与计算模态相关性分析为了确保轿车的安全性和稳定性，汽车制造商需要对车辆的白车身进行模态分析和计算模态分析，以研究其振动特性和动力性能。

本文将分析轿车白车身试验模态和计算模态之间的相关性，并探讨这些分析如何帮助汽车制造商改善车辆设计和生产质量。

试验模态是通过对车辆进行振动实验获得的振动特性，包括自然频率、振动模态等。

这些数据可以帮助汽车制造商确定车辆的动力学性能，并为车辆的噪音、振动和刚度问题提供支持。

相比之下，计算模态是通过有限元分析（FEA）计算得出的振动特性，采用数值模拟来预测车辆振动特性。

这些模拟数据通常会在早期设计阶段用于验证车辆结构设计，并指导车辆生产制造。

然而，在实践中，试验模态和计算模态之间存在某些差异。

主要是由于因受环境和测试装置、误差和测量等多种因素的影响，试验模态和计算模态之间的差异非常常见。

因此，为了确保模态分析的准确性和可靠性，汽车制造商通常需要对试验模态和计算模态进行比较，以确定它们之间的相关性，并查明差异的原因。

为了比较试验模态和计算模态之间的差异，通常需要使用频率响应函数（FRF）。

FRF是车辆振动试验中的一个重要参数，它用于测量车身的振动放大系数，并提供车身以响应不同动力的关键提示。

然后，通过比较试验模态和计算模态的FRF，可以确定它们之间的关系，并为制造商提供有关如何优化车辆的设计和改进生产质量的 information。

最后，需要指出的是，在对轿车白车身进行模态和计算模态的相关性分析时，需要考虑多种因素。

这些因素包括车辆的结构、材料和工艺，噪音、振动、气动特性等方面。

同时，在车辆运营期间，还需要考虑加速度四对噪声、驾驶人员行为特性等诸多因素。

因此，既要考虑到试验模态和计算模态之间的差异，也要综合研究其与车辆实际运作情况之间的关系，以完善轿车的设计和生产质量。

在轿车白车身的试验模态和计算模态的相关性研究中，还需要考虑车辆的不同工况下的振动特性。

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ｓ￣ｏｅｏＨｐｒｓ，ｄｔｅｗｌｉ－ｐｔａｉｕａｅｉｅｍｅｅｅｔＡｍｄｌａｓａ；ｏｗｌｙｅＭｅｈａｅｎｓｏｓｓｍｌｔｗｔｂａｌｍｎａａｌｉｗｊｆｎｈｄｇｗｄｈ．ｏｙｓｓｎ
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（ＳｈｏｏｃｉｅｎｕｏｏｉｎｉｅｒｇＨｅｉｎｖｒｔｏｅｈｏｏｙＨｆ３０９ＣｉａｃｏｌｆＭａｈｎｒａｄＡｔｍｂｌＥｇｅｉ，ｆｉｓｙｆｃｎｌｇ，ｅｅ２００，ｈｎ）ｙｅｎｎｅＵｅｉＴｉ
杨年炯钱立军关长明ｔ，
（合肥工业大学机械与汽车学院，肥２００）广西工学院汽车系，合３０９（柳州５５０）４０６
Ｍｏａｎｌｓｓｏａｏｙｉｉｄｌａｙｉｆａｃｒｂｄｎｗｈｔａｅ
第２期
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ２５３
２１００年２月
文章编号：０１３９（０００ — ２５０１０ — ９７２１）２０３ — ３
某轿车自车身模态分析木
ｆａｎｗｉｔｉＦｒｌ，ｉｉｌｏｎｃｒｏｉｈｔｓｄｅ．ｉｔｆａｌｆｎｅｅｅｎｏｅｏｔｅｃｏｉｗｉａｂｉｂｅｕｄｓｏｔｍｅｔｄｌｈａｂ＠ｎｈｔｗｓｕｌｉｍｆｒｅｔｎ
０
：ｆｎｕａｒｕｎｙａｄｉａｏｏｅｏｔａｂｉｗｉ．ｏｐｒｇｈｓｈｏｔｅｉｕｉ；ａｒｆｅｅｃｂｉｍｄｓｈｃｏｎｈｅＣｍａｎｅｅｕｓｆｈｍｌｏｔｌｑｎｖｒｎｔｅｒｆｔｉｔｒｓａｎｔ；ｗｔｔａｏｔｔｅｅｅｔｅｅｓｔｅｎｔｅｍｎｏｅｉｖｒｅ．ｉｔｆｅ，ｆｃｉｎｓｏｈｆｉｌｅｔｄｌｓｅｉｄｈｈｓｆｖｆｉｅｅｍｆｉ；
：【摘要】以有限元模态分析和试验模态分析的相关理论为基础，对某轿车白车身的模态进行了研ｉ：究。首先，Ｈｐｒｅｈ在ｙｅｓ建立了白车身有限元模型，Ｍ并用梁单元模拟焊点。Ｎｓａ软件中用Ｌｎｚ方ｉ在ａｒｔｎａｃｏｓ
：法对白车身进行了态分析，模得到白车身的固有频率及各阶振型。其次，采用随机信号对白车身进行两点；：激励，用多点拾振方法采集响应信号，将信号处理后，得到白车身的固有频率及对应的振型。通过对比有ｉ
！限元模态分析结果和试验结果，５－＠－￣Ｔ所建有限元模型的有效性。ｉ
；
关键词：白车身；有限元模态；试验模态
；
【ｂｔａｔＢｓｄｏｅｎｔｅｍｎｄｌｎｌｉａｄｔｓｎｏａａａｓｈｏｙｍｄｌＡｓｒｃ】ａｅｎｔｉｌｅｔｈｆｅｅｉｍｏａａａｓｎｔｇｍｄｌｌｉｔｅｒ，ｙｓｅｉｙｓｎ胁ｏａｊ
（ＤｐｒｅｔｆｕｏｏｉｎｉｅｒｇＧａｇｉｎｖｒｉｆｅｈｏｇ，ｉｚｏ４０６ＣｉａｅａｔｎｏｔｍｂｌＥｇｅｉ，ｕｎｘＵｉｅｓｙｏＴｃｎｌｙＬｕｈｕ５５０，ｈｎ）ｍＡｅｎｎｔｏ
；
◆ ００ ◆ ｏ０ ◆ ｏ０ ● ００ ◆ ０ ◆ ００ ◆ ０ｏ ◆ ００ ◆ ０ｏ ◆ ｃ０ ◆ ００ ◆ ００ ◆ ００● ｏ０◆ ００ ◆ ００ ◆ ０ｏ ◆ ０ｏ ◆ ００ ◆ ００● ００◆ ００ ◆ ０ｏ ◆ ００ ◆ ０ｃ ◆ ００ ◆ ００ ◆ ０ｏ ◆ ００ ● ００ ● ００ ◆ ００ ◆ ００● ００◆ ００● ０Ｏ● ００◆ ００◆ ｏ０◆
：ｄｎｏｔｅｃｌｂｉｗｉｙｔｅｓａｅｏＮｓｒｓｇｔｅＬｎｚｓｍｔｏ，ｄｏｅｔｈａｏｎｈｔｂｏＦａｔｎｕｉａｃｏｈｄａｈ￣ｗｆａｎｈｅｎ
ｒｓｈｆ：ｅｕｓｏ
ｉｅｎｔｒｅｕｎｙａｄｖｂａｉｄｓＳｃｎｌ，ｓｇｔｅｒｎｏｉａｗｔｏｏｎｓｔｓｍｕｔａｕａｆｑｅｃｎｉｒｔｎｍｅ．ｅｏｄｙｕｉａｄｍｓｎｉｔｉｔｏｔｌｅｌｒｏｏｎｈｇｌｈｗｐｉａ
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０
ｃｌｏ，ｄｕｉｕｉｏｔｔｄｏｐｃ－ｐｒｐｎｅｉａ，ｅｉａｗｒｅｅｂｉ：ａｂａｓｇｍｌ－ｉｈｉｕｓｏｓｓｎｔｇｌａｐｏｓｄｔｏｔｎｎｎｔｐｎｍｏｆｋｅｅｇｌｈｓｓｃｓｏａｎ