某重型卡车白车身模态分析
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。
白车身模态灵敏度分析及厚度优化
零件
护板 行李箱罩支撑 后备箱门闩盖
管路_07 后顶管 后支架 后背门门闩底板 后背门门闩底板 管路_06
右A柱 左后支架 左斜底梁 左斜底梁 右A柱下护板 右端盖 左A柱下护板 左端盖
Sensitivity
0 -0.05
-0.1 -0.15
-0.2 -0.25
-0.3 -0.35
-0.4 -0.45
白车身模态灵敏度分析及厚度优化:弯曲模态灵敏度
Variable
变量
d224 d513 d449 d384 d353 d23 d138 d421 d243 d464 d440 d119 d102 d33 d527
通过对白车身535个零件模态灵敏度分析底梁对于重量、扭转模态、
弯曲刚度的灵敏度影响较大；
底板对于重量灵敏度的影响较大；
分析目标： 设计变量： 变量范围： 约束条件：
评价指标：
白车身重量最小
白车身535个零件厚度
初始厚度±20% 一阶扭转及一阶弯曲模态频率达标,弯曲和扭转 刚度大于目标值 若目标件的灵敏度在多个变量中排名前20，则 不建议改动
d369 d314 d284 d359 d483 d504 d172 d247 d472 d171 d264 d30பைடு நூலகம் d499 d184 d484
中横梁 中前底横梁 左斜底梁
后墙 左A柱螺柱管 右A柱螺柱管
A柱横梁 右斜底梁 前下方设备面板 后支架
右A柱 中横梁 右A柱下护板 左斜底梁 左A柱下护板
底部内部构件 右上端缓冲装置 左侧撞击连接护板
左变速器通道 右变速器通道 保险杆支撑 保险杆支撑
d247 d360 d239 d235 d448 d301 d246 d264 d302 d184 d284 d499 d231 d484 d299
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。
某SUV白车身模态分析及优化设计
某SUV白车身模态分析及优化设计文章介绍了某SUV车型的白车身模态分析，并针对计算结果对车身结构和布局进行优化，使整车刚度趋于合理。
优化结果显示：优化后结构、刚度更加合理，并且一阶扭转提高了4HZ，车身重量减少1.5KG。
标签：模态分析；结构优化；有限元分析前言现代汽车设计领域，有限元分析得到了广泛的运用。
车身作为汽车的关键总成，其力学特征对整车的动力学特征起关键作用。
车身模态分析则关系到整车刚度、常规震动和车身减重。
实践证明对白车身结构进行有限元分析可以提前发现、避免相关的设计缺陷，及时整改、优化设计。
从而缩短开发周期，节约试验费用。
文章通过对白车身的模态分析对设计进行结构优化，使得车身结构局部模态和整体刚度特征满足模态规划要求。
1 有限元模型有限元分析基本是利用一组离散化单元组集代替连续体机构进行分析，这种单元组集体称结构力学模型。
车身模型建立原则为能反映车身主要力学结构特征和边界约束条件，其次可考虑在保证正确性的基础上对模型进行适当的简化。
模型建立过程需考虑：模型的简化、网络划分、材料属性确定、单元选择及模型的连接与装配。
为此对模型建立进行了如下处理：1.1 模型建立采用了基准尺寸为10mm的QUASD4划分SHELL单元，局部采用了大于3mm的小尺寸划分，在非关键区域几何过度区少量采用了TRIA3单元。
TRIA3单元占总数的比率小于5%。
1.2 孔径6mm～10mm，用方孔代替；孔径大于10mm，保留孔，孔周围两圈偶数个单元，其他非重要小孔可忽略。
1.3 翻边至少要划分两排网格，圆角大于3mm可以保留，螺栓用RIGID或梁连接。
1.4 焊点采用CWELD/ACM单元，方向同连接壳单元法向量平行。
焊缝则采用CQUAD4和CTRIA3模拟，对不考察局部应力的情况下，有选择性采用节点重合，并保证网络的几何匹配。
根据车身提供的数字模型，最终白车身带玻璃有限元模型单元547，219，节点569，580个，见图1。
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
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。
重卡驾驶室a柱结构对白车身模态的影响
表 3 A- A 断面参数对比
车型 目标车型 竞品一 竞品二
2 . 4 风 窗 上 、下角部位结构对比 从 表 5 的结构对比可以更清楚的看
出，在风窗上角处， 目标车型和竞品二 均 存 在 开 放 断 面 ，严重影 响接 头部 位 的 连接刚度。在风窗下角处， 目标车型此 处 断 面 存 在 突 变 ，与风窗 下横 梁连 接 断 面 小 ，而竞品一中A 柱内板过渡平缓， 与 风 窗 下 横 梁 连 接 断 面 大 ，提 升 了 此 处 接头的刚度。竞品二中A 柱内板在接 头 部 位 拼 接 ，不 利 于 力 的 传 递 。
有起到很好的加强作用。
车
2 . 2 外板结构的对比
》
目标车型与竞品一的A 柱外板结
构 相 似 ，与 侧 围 外 板 形 成 一 整 体 结 构 ，
而竞品二的A 柱外板由侧围外板和前
围 外 板 拼 接 组 成 ，竞 品 一 的 外 板 较 目 标
车型和竞品二厚，如 表 2 所示。 目标车
型 和 竞 品 一 的 加 强 板 都 是 上 下 两 段 ，竞
表 1 内板结构对比
目标车型
竞品一
ZliZL □ ---兄口口一
1 存在的问题
某 重卡车型开发中，根据前期性
能指标定义，白车身一阶模态不小于 22Hz，而 C A E 仿 真 分 析 结 果 显 示 ，其
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。
某商用车白车身模态分析及结构优化
10.16638/ki.1671-7988.2017.02.060某商用车白车身模态分析及结构优化许少楠，王香廷，顾鴃，刘熹（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：以某商用车白车身为研究对象建立了三维有限元模型，并对白车身模态特性进行分析。
计算和分析了白车身低频范围的各阶固有模态频率、振型和振动特性。
为避开发动机怠速激励频率，避免共振，对顶盖弧度进行修改，通过顶盖结构优化提高驾驶室一阶模态频率。
关键词：白车身；模态分析；有限元；结构优化中图分类号：U463.82 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)02-178-04Modal Analysis and Structure Optimization of Commercial Vehicle Body-in-WhiteXu Shaonan, Wang Xiangting, Gu Jue, Liu Xi( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Auhui Hefei 230601 )Abstract: With the body-in-white of a commercial vehicle taken as research object, the finite element model was built, and the modal characteristic of BIW was analyzed. Different modal frequencies, mode shape and modal characteristics of the BIW in low frequencies were calculated and analyzed. In order to avoid coupling with the frequency of engine idling and resonance, the curvature of roof was altered, the first order frequency is increased through structure optimization of roof．Keywords: Body-in-white; Modal analysis; Finite element method; Structure optimizationCLC NO.: U463.82 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)02-178-04引言在车辆行使过程中，车身承受着因车轮、发动机和传动系的振动、车速和运动方向的变化以及路面不平等因素导致的各种外部和内部激励，当激励源的频率接近车身的固有频率或局部固有频率时，将产生共振。
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。
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。
××车型白车身模态CAE分析报告模板
项目名称
××
数据版本
M0/2012.02.25
1/3
文件编号
项目 -CAE-NVH-
分析内容
所属部门
××车型白车身模态CAE分析报告模板
CAE部
1、分析目的 对× × 车型白车身模态进行校核。 2、使用软件 ① 前处理：HyperMesh v10.0 ② 求解器 NASTRAN2010 ③ 后处理：Hypermesh 10.0
3、模型及边界条件
图1：白车身有限元模型
3.1模型说明—白车身NVH焊接模型
3.2 车身材料说明
部件
钣金件 减震胶
材料
steel glue
弹性模量 泊松比 密度
210000 10
0.3 7.89E-9 0.49 1.10E-9
分析版次
REV1秘密级别源自绝密秘密对外保密
原件保管部门
资料室
审核
校对
制作
朱志峰 年-月-日
3.3工况说明—自由状态 ， 频率范围 0----200Hz 4、计算结果—模态阵型云图
2 /3
3 /3
5、分析结论—分析结果是否满足设计要求 XX白车身模态频率是否满足设计要求。
6、优化方向—如分析结果不满足设计要求，对优化方案提供方向性建议
备注：
NVH仿真分析输入规范
●分析所需完整3D数模，含各部件数据，各总成焊点，螺栓连接，粘胶以及装配关系等； ●分析所需完整BOM表，含各部件材料料厚信息； ●如分析为非典型工况，则需提供分析所需载荷及边界条件。
A柱对重型卡车白车身模态影响的研究
71 前言在开发新型驾驶室时，白车身的开发是重中之重，而制定白车身的性能指标又是研发中的重要工作。
在白车身的各种参数中，白车身的模态和重量是两个互相矛盾的参数，如何平衡这两个参数是白车身参数制定的难点之一。
对重型卡车白车身来讲，A 柱位于前风窗与车门门洞的交叉处，为白车身薄弱区域，所以A 柱是白车身模态最敏感的部位。
对组成A 柱的零部件进行模态贡献量分析，是制定白车身模态和重量的关键性因素之一，此项工作有助于开发出重量较轻、模态较高的白车身。
为衡量某一个零件对白车身模态的贡献量，需要知道这个零件相关参数的改变所引起的白车身模态的改变量，用白车身模态的改变量除以相关参量的改变量，所得到的数值就可以量化零件对白车身模态的贡献量。
利用HyperMesh 和OptiStruct 中的尺寸优化技术，对组成重型卡车A柱的相关零件进行单位质量的模态变化量分析，在这一分析结果的基础上，给出了在重量最小的条件下，如何设计组成A 柱的各个零件的料厚，从而使白车身模态达到较大的数值。
2 寻优策略带约束的优化问题在最优点处必须满足Kuhn—Tucker 条件（K-T 条件），即对于优化问题，即：目标函数：min f(X)约束条件：g j （x）≤0引入拉格朗日乘子:L(X,μ)=f(X)+μTg= f(X)+∑μj g j拉格朗日方程最小化的条件是： x L(X)= xf(X)+∑μj xg jμL(μ)=g=0μj T g j =0μj =03 收敛准则当连续两次迭代的目标值相差小于给定收敛容差时，优化问题求解收敛。
OptiStruct 默认的收敛容差是0.5%。
4 某重型卡车白车身模态分析本文选取某重型卡车白车身为研究对象，对白车身中的支架类零件进行了去除，去除的这些零部件不影响整个白车身的强度、刚度及疲劳性能。
车身钣金件采用10×10 mm 的壳单元，焊点采用ACM 单元模拟，焊点直径6mm。
模型中共有单元643 267个，节点689 248个，建立的有限元模型如图1所示。
某商用车白车身模态分析及试验边界优化
某商用车白车身模态分析及试验边界优化
秦严彬;吴思远;洪森
【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2023()2
【摘要】以某商用车白车身为研究对象,对其进行了自由模态仿真分析,并使用LMS b对白车身进行自由模态试验。
通过仿真分析和试验得到了该白车身的模态参数,发现仿真和试验的固有频率相差较大。
随后基于自主设计的气囊工装再次对白车身进行模态试验,试验结果与仿真结果偏差较小。
说明模态试验边界对结果影响很大,所设计的气囊工装可有效提升模态试验的准确度,也证明了该建模方法的准确性;模型精度可满足工程实际需求,为白车身的结构设计和动态特性优化提供参考。
【总页数】5页(P55-59)
【作者】秦严彬;吴思远;洪森
【作者单位】徐州徐工汽车制造有限公司;徐工集团高端工程机械智能制造国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U463.32
【相关文献】
1.某商用车白车身模态分析及结构优化
2.某商用车白车身模态试验
3.某商用车白车身模态分析及试验研究
4.商用车白车身焊点模拟对模态分析的影响研究
5.某商用车白车身仿真模态与试验对标
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鲨丛ｒｒ 盐窒ｅ Ｄｎａ ｅ ｃ ｓｅ ｈ ｉｓ ｇ
某重型卡车 白车身模态分析
邓 超
西安 ７ ００ ） １２０ （ 陕西重 型汽 车有 限公 司 陕西
摘
要 ：在 汽车 结构 设计 中，为了避 免弹性 体 产生共 振 问题 ，需要适 当提 高低 阶 固有频 率 ，做好 频率分
布 规划 。白车身 系统 可 以看 成 是一个 多 自由度 的振动 系统 ， 态分析 可 以帮助 我们 了解 结构 自身 的基本 模 振 动特 性 。本文 以某重 型卡 车 白车身 为研 究对象 ，利用 有 限元软 件 Ｒ ｄｏｓ 行模 态计 算 ，然后 与基 于 ａｉｓ 进
ｏ ｅｆｎ ｔ ｌｍ ｅ ｔｓｍ ｕ ａｉｎ， ｎ ｅｕｌ ｄｔ ｅｇ ｉａ ｃ ｆｔ ｅｄ ｓｇ ｆｃ ｂｎ． ｆｔ ｉｅｅｅ ｎ ｉ ｌｔｏ ａ ｄｔ ｒ ｓ ｔ ｈａ ｕ ｄ ｎ ｅｏ ｅ ｉ ｏ ａ ｉ ｈ ｉ ｈｅ ｓ ｈ ｈ ｎ
Ｋ ｅ ｗｏ ｄ： ｃ ｂｉ ｙ ｒ ａ ｎ； ｍ ｏ ｌ ｆｎ ｔ ｌ ｍ ｅ ｔ ｔｓ ｄａ ； ｉ ｉｅｅ ｅ ｎ ； ｅ ｔ
引 言
模 态分 析 一 般用 于 确 定 设计 结 构 或机 械 部 件 的振
承 受动 态载荷 设 计 中重要 参数 ， 是谐 响应分 析 、 也 瞬
认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的。
１ 、模 态分 析 的有 限 元 法
动特 性 ，即确 定结构 的固有 频 率和振 型（ 模态 ） ，它 们是 １１ 结构 离散 化 ． 该 步骤 与静 力分 析完 全相 同 ， 是 由 于两者 分析 内 只
丽
没 汁研 究
— 一
瑟
（ ４）
１２ 单 元 分 析 ．
＝
单元 分 析 的任 务 仍是 建立 单元特 性 矩 阵 ， 形成 单元
将 式 （一） ３ １、式（ ） 式（—） ３２和 ３３代入 式（—） ３４ 并整理 ， 可
特性方程 。 在动态分析中， 除刚度矩阵外， 单元特性矩 得单 元运 动方程
阵还 包括 质量 矩 阵和 阻尼矩 阵 。 用虚 位移 原 理建 立单 采
元 特 性矩 阵 。 动载 荷 作用 下 ，对 于任 一瞬 时 ，设 单元 在
Ｄｅ ｇ Ｃｈ ｏ ｎ ａ
Ｓｈ ａ ｘｉ ａ ｙ Ｄｕ ｙＡｕ ｏ ｂ ｌ ． ｄ ａｎ Ｈｅ ｖ ｔ ｔ ｍｏ ｉｅ Ｃｏ ， Ｌｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｖ ｈ ｃｅｓｒ ｃ ｒ ｅ ｉｎ，ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｒ ｖ ｎｔｈｅｅａ ｔ ｏ ｏｇ ｎ ｒ ｔ ｓ ｎ ｎｃ ｒ ｂ ｅ ， ｔ ｅ ｄ ｄｔ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｅ ｉｌ ｔｕ Ｗ． ｄ ｓｇ ｉ ｒ ｅ ｐ ｅ ｅ ｌｓｉ ｂ ｄｙｔ ｅ ｅ ａｅｒ ｏ ａ ｅｐ ｏ ｌｍ ｉｎ ｅ ｅ ｏ ｅ ｏ ｔ ｃ ｅ
Ｌ ｅｔ ａ ＭＳＴ ｓ Ｌ ｂ的模 态 试验 结果进 行对 比，验证 有 限元 仿 真计算 的精 确性 ， 白车 身 的设 计 具有重 要 的指 ． 对
导意 义 。
关键 词 ：白车 身 ；模 态 ；有 限元 ；试验 Ｍ ｏ ｌ ｎ ｌ ｓｓｏ ｈｅＣａ ｎ ｏ ｅ ｖ ｄａ ａ ｙ ｉ ｎ ｔ ｂｉ ｆＨ ａ ｙ Ｄｕｔ Ａ ｙ
ａ ｅ ｅｅ ｃ ｂｅｔａｄｔｅ ｏ ａｅ ｉ ｅ ｄｌｅ ｓｌ ｓｄ ｎＬ ｅｔ ａ ， ｅ ｆｉｇｔｅ ｒｃ ｉｎ ｓ ｓａ ｈｏｊｃ，ｎ ｎ ｃｍｐ ｄ ｔ ｔ ａｔｓｒ ｕｔｂ ｅ ＭＳＴ ｓＬ ｂｖｒ ｙｎ ｅｉｏ ｈ ｔ ｒ ｒ ｈ ｒ ｗ ｈ ｈ ｍｏ ｔｅ ｓ ａ ｏ ． ｉ ｈ ｐ ｓ
ｉ ｒ ｖ ｈ ｏ ｎａｕ ａ ｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｄ ｍａ ｅ ａ ｇ ｏ ￣ｅ ｕ ｎ ｙ ｄ ｓｒｂ ｔｏ ｐ ａ ｎ ｎ ．Ｔｈ ａ ｉ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｌｗ ｔ ｒ ｌｆ ｑ ｅ ｃ ｎ ｋ ｏ ｄ ｒ ｑ ｅ ｃ ｉｔｉｕ ｉｎ ｌｎ ｉ ｇ ｅ ｃ ｂ ｎ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｂ
态 动 力学分 析及 谱分 析等其 他动 力 学分析 的起 点 。 在很 容 不 同 ，对 网格形 式 的要求有 可 能不一 样 。例 如 ，静 力 多场 合 ，模态 分析 都起 到 了举 足轻 重 的作用 。 如很多 分 析 时要 求 在 应 力集 中部位 加 密 网格 ，但 在 动态 分析 例 机 械都 必须避 免 共振 ， 行 模态分 析 后 ， 以了解结构 中 ， 进 可 由于 固有频 率 和主振 型主 要与 结构 的质 量和 刚度 分 因此 它要 求整个 结 构采用 尽 可能均 匀 的 网格 形 的 固有 振动 频率 和形 式 ，并对此采 取 必要 的措 施 ， 避免 布有 关 ， 在使用 中 由于共振 的 因素 造成 的不 必要 的损 失 。 进行模 式 。 态 分 析后 也可 以了解 机械 在特 定频 率 的振动 ， 工程师 使
ｃ ｎｓｄ ｒ ｄ ａ ｔｐ ｅｄ ｇ ｅ ｆｆｅ ｄ ｍ ｉｒ ｔｏ ｙ ｔｍ ，ａ ｄ ｍｏ ａ ａ ｙ ｉ ａ ｅ ｐＵＳｔ ｎ ｅ ｓａ ｄ ｔ ａ ｉ ｏ ｉ ｅ ｅ ｓａｍｕｌ ｌ ｅ ｒ ｅｏ ｅ ｏ ｖｂ ａｉ ｎ ｓ ｓｅ ｉ ｒ ｎ ｄｌ ｎ ａ ｌ ｓｓｃ ｎ ｈ ｌ ｏｕ ｄ ｒ ｔ ｎ ｈｅｂ ｓｃ ｖ ｂ ａ ｉｎ ｃ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｆ ｈｅｓｒ ｃｕ ｅ Ｉ ｔ ｉ ｐｅ， ｅｄ ｄｍ ｏ ａ ａｃ ｌｔｏ ｔ ｄ ｏ ｓ ｉ ｅ ｖ ｕ ｙｃ ｂ ｎ ｉｒ ｔｏ ｈａ ａ ｔｒｓｉ ｓｏ ｔ ｔｕ ｔ ｒ ．ｎ ｓ ｈ ｐａ ｒｗ ｉ ｄ ｌ ｌｕ ａｉ ｎｗｉ Ｒａ ｉ ｓ ｎｇａｈ ａ ｙｄ ｔ ａ ｉ ｃ ｈ ｕｓ