白车身模态分析作业指导书

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白车身模态分析流程、建模指导书及标准

Element specific distortion checks
Deviation form basic shaped elements, i.e. taper
Curvature and singularity tests for quadratic elements Color-coding based on node or element ID numbers
Gap
NonCongruen
t Surface boundarie
s
➢ Reduce cost ➢ Increase productivity ➢ Build quality finite element models with minimal user
interaction
Company Confidential
Simplify Merge Faces Merge 16 pseudo faces into 1 face
Company Confidential
User Scenario 1
➢Additional manual mesh simplification
1 face
Company Confidential
Company Confidential
CAE模型的建立
➢根据计算机的能力和要求的精度确定合适的网格大小，划分网格。如果机器的能力和时间允许，可以将单元尺寸划分的小一些（但不能太小），如可以按照碰撞的计算要求进行划分，这样同一个模型既能够计算模态分析，有可以模拟碰撞.
Company Confidential
修改设计
Company Confidential
几何模型修正
➢ 在建立几何模型的过程中,有可能发生几何特征缺失或者产生一些不必要的小碎面，这些几何错误都需要进行清理，否则会影响有限元模型的质量、计算的精度和速度，具体的方法是进行缝合、修补或合并。可以将N个面合并成一个面（此种方法只限对模型质量要求不高的情况），但关键的特征线应该保留，如拐角、和孔等。

白车身模态作业指导书(修改)

文件编号： YJY·P ·0020·A1-2004文件名称：白车身模态分析作业指导书编制：日期：审核：日期：批准：日期：发布日期：年月日实施日期：年月日前言为使本公司白车身模态分析规范化，参考国内外白车身模态分析的技术，结合本公司已经开发车型的经验，编制本分析作业指导书。

意在对本公司分析人员在做白车身模态分析的过程中起指导作用，让不熟悉或者不太熟悉该分析的员工有所依据，提高工作效率和精度。

本作业指导书将在本公司所有白车身模态分析中贯彻，并将在实践中进一步提高完善。

内容包括：前处理模型；分析软件的使用；工程载荷及求解的设置；分析结果后处理和评价标准等。

本标准于2004年9月起实施。

本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室提出。

本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室负责归口管理。

本标准主要起草人：谢颖、邓文彬白车身模态分析流程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3.1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。

3.2 网格大小和注意事项如下。

3.2.1 建模标准（所有项均在HYPERMESH中检测）表1在网格划分之前，一定要充分考虑该零件与其它零部件之间的连接关系。

3.2.2 在hypermesh中注意事项：3.2.2.1 单元网格总体要求：连续、均匀、美观，过渡平缓。

3.2.2.2 对于倒角，倒角两端点距离小于5mm时可删去（命令：geom\distance）。

当倒角两端点距离大于5mm时，测一下倒角的弧长(命令：geom\length)，如弧长小于10mm时划分一个单元，大于10mm，划分两排单元，如难以满足单元长度要求，可将倒角的一边toggle掉。

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

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。

白车身模态分析流程、建模指导书及标准

Hex mesh example:
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
０３
密度（Ｔｏｎ／ｍｍ。）
７８５Ｅ — — ０９
求Ｊ￣ｓｏｌｉｄ体７亡模拟．
ｒ＿ｌ２
焊点
钢
Ｊ、Ｊ５ｍｍ，二 ‘ 层焊的焊点弘冗、ｒ为８ｍｍ，ＪＨＲＢＥ２死帧拟艟终搭ｊＥ的
４５５５
４６８５
５４１８
５３６８
７６ＡＵＴＯＴＩＭＥ
ＡＵＴｏＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹｌ一１
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时代汽乍ＷＷＷ￣ＮａｕｌｏｔｉｌＴ１ｅＣＯｌｉ１
图３整体一阶扭转仿真与试验对比
．
Ｊ１】米ｉ＇ｔｆ￣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
ＢｌｏｃｋＤ．ｍｃｚ－ＯＳ法对进ｌｊ性态分
３模态试验方法
㈠１ｌｑ模态试验条件为台懈『，ＩＪ门、车
表２模态分析仿真与试验对比
频率（Ｈｚ）ＣＡＥ仿真
３１４７
ＡＵＴ（）ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＶ
章建军同济大学
陈芳
林宏２０１８０４

某重型卡车白车身模态分析

赫
鲨丛ｒｒ盐窒ｅＤｎａｅｃｓｅｈｉｓｇ
某重型卡车白车身模态分析
邓超
西安７００）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Ｒｄｏｓ行模态计算，然后与基于ａｉｓ进
ｏｅｆｎｔｌｍｅｔｓｍｕａｉｎ，ｎｅｕｌｄｔｅｇｉａｃｆｔｅｄｓｇｆｃｂｎ．ｆｔｉｅｅｅｎｉｌｔｏａｄｔｒｓｔｈａｕｄｎｅｏｅｉｏａｉｈｉｈｅｓｈｈｎ
Ｋｅｗｏｄ：ｃｂｉｙｒａｎ；ｍｏｌｆｎｔｌｍｅｔｔｓｄａ；ｉｉｅｅｅｎ；ｅｔ
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．

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

微型客车白车身模态分析

2004021微型客车白车身模态分析周长路　范子杰　陈宗渝　桂良进(清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京　100084) [摘要]　建立了某微型客车白车身结构的有限元模型,计算了在自由状态下该白车身结构的振动模态,并提出了鉴别整体模态与局部模态的方法。

计算结果与试验结果进行了对比分析,结果表明所建立的有限元模型基本反映了原结构的振动特性。

叙词:白车身,有限元分析,模态分析Modal Analysis for Body 2in 2White of a Mini BusZhou Changlu ,F an Zijie ,Chen Zongyu &G ui LiangjinTsi nghua U niversity ,S tate Key L aboratory of A utomotive S af ety and Energy ,Beiji ng 100084 [Abstract]　In this paper the finite element model of body 2in 2white of a mini bus is established 1The vibra 2tion modes of body 2in 2white in unrestricted conditions are evaluated and a method is brought forward to identify the local modes and the modes of whole system 1The computed results are compared with tests 1It shows that the model has represented the vibration characteristics of the original structure 1K eyw ords :Body 2in 2white ,Finite element analysis ,Modal analysis原稿收到日期为2003年2月17日,修改稿收到日期为2003年5月9日。

白车身弯扭刚度作业指导书

白车身弯曲刚度分析作业指导书1使用范围本指导书适用于白车身弯曲刚度有限元分析。

2前后处理软件UG、PROE、HYPERMESH、PATRAN等。

3输入要求车身部提供：相关零件的UG数模总成及零部件编号、及详细明细表，包含详细焊点信息，材料基本参数（弹性模量、密度、泊松比），厚度属性。

CAE分院根据根据标准施加载荷及约束情况。

4输出要求根据刚度分析所要求的各项参数，给出结构变形云图和白车身弯曲刚度值。

5前处理过程及步骤：5.1网格划分5.1.1将每个分总成所包括的iges文件导入Hypermesh中（操作过程中应注意随时保存，以免因软件意外跳出导致数据丢失，Hypermesh文件的后缀为hm），参照样车的实际结构进行必要的几何处理，而后使用2D\automesh命令划分网格（注意设置单元尺寸，单元尺寸初步定在15~40mm，划分时可根据具体情况进行调整，Elem type选择mixed）。

5.1.2 2D/automesh/ cleanup和Geom/geom cleanup，去掉不必要fix point和多余的面边界线（如果因为某个fix point位置不佳而产生较小尺寸的单元，即对该fix point进行调整）；图1 2D/automesh/ cleanup菜单图2 Geom/geom cleanup菜单5.1.3对于倒角，半径小于10mm时可删去(使用Geom/defeature命令), 对于孔，半径小于10mm时可删去，半径大于10mm时应保证孔边沿上至少有4个节点 (使用Geom/defeature命令)；图3 Geom/defeature菜单5.1.4对于对称件（在UG软件中去掉了一半），网格划分完后可用tools\reflect命令生成完整的网格模型（注意：需将对称节点equivalence，使用tools\edges命令）。

图4 tools\reflect菜单图5 tools\edges菜单5.2网格质量检查与排序网格划分完后需对网格质量进行检查（使用tools\check elems 命令），检查参数见表1。

某轿车白车身试验模态分析

Ｅｘｒｍｅｏｌａｌｓｓｏｄ－ｗｈｉｅｃｒｐｅｉｎｔｍｄａｎａｙｉｆａｂｏｙ・ｎ— ｉｔａ
ＺａｇＪｎ，ａｇＷｅｘａａＢｏ，ｎｉ，ｎｕｌｈｎｉＴｎｎｉｎ，ＭａＷａｇＱＷａｇＧｏｉａｎ
ｂｃｎｓｒｅｓｏｈｏｙｉ－ｔｄｌｐｒｍｅｅｓｗａｌｏｓｕｉｄ．Ｔｈｅｕｔｈｗｅｈｔｈｒｔｓｘａｋｗｉｄｃｅｎｎｔｅｂｄ－ｎｗｈｉｍｏａａａｔｒｓａｓｔｄｅｅｅｒｓｌｓｓｏｄｔａ，ｔｅｆｓｉｉｎｔｒｌｆｅｅｃｅｆｔｅｂｄ —ｎ－ｉｅｗｅｅ２５２，９．０３６１４．４７，２９３ａｄ４６０６Ｈｚ，ｒｓｃａｕａｑｕｎｉｓｏｏｙｉｗｈｔｒ６．８２１７，８．７，０３ｒｈ４．５ｎ．０ｅｐｅ — ｔｅｙ，ｗｈｒｈｒｔｔｒｅｍｏｅｓａｅｏｓｏｄｓ，ａｄｔｅｏｈｒｅｄｍｏｅ．Ｗｈｎｔｅｆｏｔａａｋｉｌｖｅｅｔｅｆｓｈｅｄｈｐｓｔｒｉｎｍｏｅｉｎｈｔｅｓｂｎｄｓｅｈｎｎｄｂｃｒｗｉｄｃｅｎｒｄｄｉｔｈｏｙｉ－ｉｅ，ｔｖｒｇａｕａｅｕｅｃｎｒａｅｙ２１，ｔｅｔｉｄｍｏｅｎｓｒｅｓｗｅｅａｄｅｎｏｔｅｂｄ —ｎｗｈｔｈｅａｅａｅｎｔｒｌｆｑｎｙｉｃｅｓｄｂ％ｒｈｈｒｄｓａｅｃｎｅｎｏｌｃｌｂｎｄｉｈｏｔｏｈａ，ａｄｔｅｆｈｍｏｅｓａｅｃａｅｎｏｈｃｌｔｒｉｎｍｏｅｉｈｐｈａｇｄｉｔｏａｅｎｔｅｆｎｆｔｅｃｒｎｈｆｄｈｐｈｎｇｄｉｔ）ａｏｓｏｄｎｒｉｔｔｅｆｏｔａｄｂｃｆｔｅｃｒｈｎｎａｋｏｈａ．ｒＫｅｒｙｗｏｄｓ：ｂｄ－ｎ— ｉｅ；ｅｐｒｍｅｔｍｏａｎｌｓｓ；ｎｔｒｌｆｅｅｃｏｙｉｗｈｔｘｅｉｎｄｌａａｙｉａｕａｑｕｎｙ；ｍｏｅｓａｅ；ｗｉｄｃｅｎｒｄｈｐｎｓｒｅｓ

某轿车白车身模态仿真分析

汽午实用技术
设训‘ 研究
ＡＵ１ ’ ＯＭＯＢＩＬＥＡＰＰＬＩＥＤＴＥＣ｝ｔＮ０ＬＯＧＹ
２０１５第１Ｏ期．
２０ｌ５Ｎ０．１Ｏ
１０．１６６３８／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１ — ７９８８．２０１５．ｉ０．０１６
面意义重大。本文以某款轿车为研究对象，先通过对３Ｄ白
引言
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
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｄｙ－ｉｎ－ｗｈｉｔｅ；Ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ；ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ；Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅ；６７．３ＤｏｃｕｍｅｎｔＣｏｄｅ：ＡＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１６７１－７９８８（２０１Ｓ１１０－３８ — ０３
ｇｅｔｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔｏｒｄｅｒｓｍｏｄａｌｒｅｆｑｕｅｎｃｙａｎｄｍｏｄａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎａｌｙｓｉｓ
关键宇：白车身；Ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ；模态分析；激励源；有限元

某驾驶室白车身模态分析

ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｉｎｆｒｅｅｄｏｍｓｔａｔｅｗａｓｒｅｃｋｏｎｅｄｗｉｔｈｔｈｉｓｍｏｄｅ１．Ｔｈｅｍｏｄａｌｉｓｃｏｎｉｆｒｍｅｄａｃｃｕｒａｔｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｍｏｄａｌｔｅｓｔａｎｄｍｏｄａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｖｏｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｅｎｇｉｎｅｉｄｌｉｎｇ，ｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｉｆｓｔｒｏｒｄｅｒｉｓ
ｒａｉｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｉｚｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｐｌａｔｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｄｉｒｖｅｒ＇ｓｃａｂａｓｄｅｓｉｇｎｖａｉａｒｎｔ．
第５１卷第ｌＯ期
ＶｏＩ．５１Ｎｏ．１０
农业装备与车辆工程
ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
２０１３年１Ｏ月
０ｃｔｏｂｅｒ２Ｏ１３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ — ３１４２．２０１３．１０．０１３

基于HyperWorks—Radioss的某轿车白车身结构模态分析

2.1 创建分析模型的材料特性
创建各项同性材料“steel”
定义材料的特性参数：E（杨氏膜量）为2.1e+05MPA、NU（泊松比）为0.3、RHO（材料密度）为7.9e-09t/mm^3
2.定义材料和属性
2.2 分别定义不同材料的属性
2.3 分别给不同的有限元模型附材料属性
3.创建模态分析工况
LOGO
基于Radioss的某轿车白车身结构模态分析
报告内容
1
2 3 4 建立白车身有限元模型定义材料和属性创建模态分析工况提交分析求解
5
查看模态分析结果
1.建立白车身有限元模型
1.1 2D网格划分质量标准
在HyperWorks11.0 /Radioss中的Geom/quick edit操作界面下对白车身表面进行几何清理和网格区域的划分，利用2D/automesh进行网格划分，然后根据网格质量检查规范进行质检，并进行网格修改
3.1 定义模态分析求解
[V1]表示模态分析输出结果的最低频率，[V2]表示模态分析输出结果的最高频率，[ND]表示模态分析求解的阶数
3.2 创建模态分析求解工况
4.提交分析求解
4.1 提交模态分析求解
4.2 Radioss模态分析求解过程
5.查看模态分析结果
5.1 白车身模态分析
白车身结构固有模态是指白车身结构振动特性，包括固有频率和振型。汽车行驶在颠簸的路面上时，由于各个零件在路面激振力的作用下会产生各种形式的振动，振动不仅会产生很大的噪声，而且可能会造成汽车结构的疲劳破坏。通过模态分析，可以得到车身固有频率和振型，进一步通过改进车身结构，使车身结构的固有频率错开载荷激振频率。载荷激振频率主要是轮胎不平衡激振频率和发动机怠速激振频率（电动车为电动马达激振频率），从而确定整车的动力学特性并控制车身振动和噪声。尤其是车身整体结构的低阶模态频率，它是车身性能的关键指标，反映汽车车身的整体刚度性能。对车身进行模态分析有利于控制车身的固有特性，从而可以对车身设计方案进行全面的评价和改进，发现结构上的薄弱环节并加以改进，模态分析的结果也是对车身进行进一步动力学分析的基础。

某乘用车白车身模态分析

2.07×10MPa，泊松比取μ=0.3，密度取ρ=7.83×10Ton/mm。

图1白车身有限元模型1.4白车身连接方式轿车白车身上大约有4000多个的焊点，一般由车身的六大部件焊接成型，包括地板总成、左右侧围、顶盖、下程为：式中：M、C、K分别为系统的质量、阻尼及刚度矩阵；为用物理坐标描述的位移列阵，ẋ（t）为用物理坐标描述将式1）两边通过拉氏变换可得令得其中Z（s）称为阻抗矩阵，代替s进行博氏域处理可得设有一点l，则可得其相应表达式如式（7）其中q r（ω）为阶模态坐标，φl r为测点动系数，N个测点的各阶振动系数组成向量，称为态向量。

由式（8）（9）（10）可得:将式（11）代入式（4）可得:自由振动，F（x）=0，C忽略不计，其运动微分方程可简化为式（13）的解得形式为将式（14）代入式（13）得故该方程有非零解的充要条件是其系数行列式为零，式（16）是特征值问题式的n次代数方程。

1459.09图2白车身第七阶模态振型云图3.2模态结果分析对车身结构的振动影响最大的因素是整车一阶弯曲模态频率与车身结构的整车一阶扭转模态频率，应着重考虑其影响。

因此应保证两者模态频率值至少相差3Hz，以防止一阶扭转模态频率与一阶弯曲模态频率相近或相等而出现耦合现象。

由表2所示，一阶弯曲模态频率与车身一阶扭转模态频率相差大于3Hz，可以防止发生耦合现象，所以设计符合要求。

4结论对某乘用车白车身通过Hyper Mesh软件来建立了车身结构有限元模型，分析了白车身结构模态特性，从而确定了白车身的振型和固有频率，得出了以下结论：①经过分析白车身结构模型一阶模态频率应该大于30Hz，而模态分析中白车身结构的一阶模态频率36.30Hz，设计符合要求。

②经分析白车身车身结构模型，得到一阶弯曲模态频率与一阶扭转模态频率数值相差大于3Hz，可以有效防止图3白车身第八阶模态振型云图图4白车身第九阶模态振型云图图5白车身第十阶模态振型云图图6白车身第十一阶模态振型云图心式旁通滤清器。

××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。

轿车白车身模态分析

ｍｏｄｉｆｃａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｄｙ—ｉｎ－ｗｈｉｔｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｅｘｐｅｒｍｉｎｅｎｔｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｓｅｎｓｉｆｉｖｉｔｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｈａｒｍｏｎｉｃａｎａｌｙｓｉｓ
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容和部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
ｏｎｌｙｅｘａｍｉｎｅｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｂｕｔａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅａｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒ
ｐｅｏｐｌｅｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｂａｓｅｄ０ｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｆ＇ｍｉｔｅ
但１模态分析与试验的新理论。模态分析的基本理论是线性系统分析，适用于结构或粘性阻尼。近十年的进展，一是体现在对所谓亏损系统的研究和讨论，二是集中在对阻尼的描述和建模，此外非线性模态分析仍是正在进行探讨的热门课题。与模态分析理论相比，模态试验理论方面的进展更大。一是传感器与激振器的优化配置。传统振动试验中．传感器和激振器都是凭经验配置，近来提出了各种自动优化配置方法，取得了良好的效果，使模态试验又有新的实质性进展。二是虚拟试验，为了增加试验数据，扩大试验结果信息量，提出了一种新颖的边界条件摄动（ＰＢＣ）试验方法，即在不同边界条件下进行多次模态试验。在这一新思想的启发下，发展了所谓的虚拟试验理论，即由虚拟的结构修改（包括虚拟附加质量、虚拟接地、虚拟边界条件等），得到更多的观测结果，用于识别结构参数或输入载荷；或者控制结构输入，使结构响应对某些特定的参数更为敏感。

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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。