轿车白车身模态分析及试验验证

使用 何种 模态 提取 方法 主要 取 决于模 型大 小和 具体 的 应 用场 合 。各 种模态 提 取方 法 的使用 环境 及其 比较 ，
如 表 ２所示 。
表２ ＡＮＳ ＹＳ中常 用 的 模 态 提 取 方 法
文 章 中采 取 Ｂ ｏ ｋＬ ｎ ｚ ｓ ，该 方 法在 许 多有 ｌｃ ａ ｃｏ 法
文 章采用 单 点激 振和 多 点激 振 ２种 方 式 ，选择 单 向和 三 向传感 器 ，采 用 了伪 随机激 励和 正 弦扫 频测 试 。车
ｂ 第
１ ２ ：３ ５：９ ４
０ ０ ２ ５ ４ １７ ．２ Ｏ ．６ ３４ ８ ．９ ５２ ６ ． ３ ６．７ ９４ Ｏ ８ ５ ２ ６ ９ ．９ｌ４ ８ ．２ ４３ ７ ．６ ６．０ ７ ８ ３ １５ ．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 。
４６５ ４ ．０
４９ ７ ３
．．
４８ ． ．
４ 白车身模态试验验证
在于低 阶模 态 ｆ，同 时考虑 到 消除 刚体模 态 ，故文 章 际使用 要 求就 可对 其进 行评 价 。通 常 ，车身 的低阶 频 ２ ］
在 Ａ ＹＳ计 算 中提 取 前 ６阶进 行 计算 ， 并设 定提 取 率应 高于 非悬 挂质量 的固有 频率 ，且 远离 发动机 怠速 ＮＳ 初 始频 率为 １ ｚ 以消 除模 型 的刚体模 态 。 ， Ｈ
表 ３ 有 限元 模 态 分 析 值
２ ．２ ８０ ３ ３ ．０ ２９ ４ ３ ．８ ８０ ８
４ ．６ １】 ２
之 问 ， 由以上分 析 结果 可知 ，前 ６阶模 态较 为理 想 ，
Ｈｚ
低 阶 振 型 频 率 分布 合 理 ， 基频 为 ２ ．２ ，可 以避 ８ ３Ｈｚ ０
表１多种模拟焊点的方法 对比
的有 限元模 型 ，如 图 １ 示 。 所
图 １ 有 限 模 型
２ 模 态 分析在 ＡＮＳ ＹＳ中的实现
在 Ａ ＹＳ中模 态 分析 属 于 线性 分 析 ，分析 过 程 ＮＳ 中 必 须 指 定 材 料 的弹 性 模 量 和 密 度 ， 同时 材 料 的 非 线 性 性 质 将 被 忽 略 。在 ＡＮＳ Ｓ中， 模 态 分 析 方 法 Ｙ 有 ６种 ：Ｓ ｂ ｐ ｃ （ ｕ ｓａｅ 子空 间法 ）、Ｂ ｏ ｋＬ ｎ ｚ ｓ 、 ｌｃ ａ ｃｏ 法 Ｐ ｗｅＤｙ ａ ｃ 动 态 能量法 ）、Ｒ ｄ ｃ ｄ（ 减法 ）、 ｏ ｒ ｎ ｍｉｓ（ ｅｕｅ 缩
．
２ ８８ ８ １ １ ６ ７ ３ ．９ ２ ３ ５ ．６ ３５３ ４ ７ ２ ． ４ ．０ ０６１ ４ １７ ｌ ． ２ １ ６ ．８ ２９ ９ ．４ ４ １ ８ ． １ ５２ ７ ．８
选 在 刚度 大 的车头 位 置 （ 车身 前横 梁处 ）；双 点激振 下 ，一个 激 振点 在车 身 前横 梁 处 ，另一 个激 振 点在
运 行 的激励 频 率 ；其余 模态 频率 应尽 可 能避开 发动机
在 常用 工况 下 的激励 频 率 ；车身 变形模 态 应尽可 能 的 光 滑和 协调 。 样车 的发 动机 怠速频 率在 ２ ～ ２ ． Ｈｚ 该 ４ ６５
３ 模 态 分析 结果
１ ）使用 Ｂ ｏ ｋＬ ｎ ｚ ｓ 对模 态参 数进 行提 取 ， ｌｃ ａ ｃｏ 法 得 到的模 态频 率值 ，如表 ３所 示 。
Ｕｎｙｎ ｔ ｃ（ 对称 方法 ）及 Ｄ ｍｐ ｄ （ ｓｒｍｅ ｉ 非 ｒ ａ ｅ 阻尼法 ） 。
从 表 １可 以看 出，在 白车 身建 模过 程 中，节 点耦
合 方 式 的模 拟 方 式 因其 参 数较 易确 定 、适 用 于 大 量 的均布 焊 点及适 用 于位移 约束 的承 载方 式等 特性 而用
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
于该 课 题 中 对焊 点 的处 理 。 因此 以 ２ ５ｍｍ 为设 定 单
元 尺 寸 对 白车 身进 行 网格 划 分 ，在 Ｈ Ｅ ＭＥ Ｈ 中 ＹＰ Ｒ Ｓ
进 行前 处 理 ，最 后 白车 身共 离散成 １３４ ３个 节 点 ， ５ １ １６５ ６个 单 元 ，其 中共 有 焊 点 ４８６个 。最 后 建 立 ４ ３ ２
柱 上 ，激振 器 与车 身紧 固连接 。 按 照 事先 画好 的车 身线 框 图 ，将 其 导入 到模 态分
ａ 第 １阶 振 型
１
ＮＯＤＡＬ Ｓ ＵＴ１ ０Ｌ ０Ｎ
析 软件 中，定 义好 车身 几何 点 ， 同时根据 车 身实Βιβλιοθήκη Baidu际结
＾ Ｎ ２ ２ ０ ０ ０ ７
构 状况 确 定所有 测 点 。一般 都应 选外 力 作用 点、 重要 响应 点 、部件 或 结构 的交 联 点等位 置 作为测 点 ，所布
白车身 模态 试验 是 在专 用 吊架上 完 成 的，测试 采 用 自由模态 方 式 。具体 方法 ：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 ２Ｈ 。单 点激 振 下 ，激 振 点 ｚ
Ｓ ＭＸ ＝ ． ６ ０ ７４ ４