车身模态试验研究

《车身模态试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、车身模态试验研究李保权刘欣(一汽-大众汽车有限公司技术开发部整车性能试验科长春130011)摘要：本文以XX车型为对象，进行了6种装备的车身模态试验，得到了VW定义下的车身模态参数，并研究了前后副车架、前后风挡玻璃、中通道加强板和前保险杠骨架等部件对车身模态的影响。关键词：车身模态试验结构动态特性作者简介：李保权(1971-),男，髙级工程师。工作领域：整车性能。E-mail:baoquan.li@faw-vw.com刘欣(1982・)，男，工程师。工作领域：整车振动和噪声。E-mail:xin.liu.pc2@faw・vw.comH(co)

2、—{X(叽{F(劲}明(5)0.引言乘朋舒适性是轿车的重要性能之一，FI益受到广大用户和厂家的重视，已经成为评价整布性能的-项关键指标。车内振动和噪声是衡量整车乘坐舒适性的重要因索，车身结构作为无激励源的被动结构在整年运行中会受到来口动力总成、传动系和路面的激励而产生中低频的结构振动、结构噪声和辐射噪声。此外当车辆行驶屮受到各种激励源的动载荷某分量与乍身某阶模态的固有频率接近时，可能引发结构共振产生较高的动应力导致车身疲劳破坏。因此车身的1*1有动态特性对整车的NVH表现甚至疲劳寿命至关重要，在车身设计过程中要考虑车庁动力学特性对整车振动和噪

3、声的影响，避免因车身模态规划不合理而导致的NVH问题甚至疲劳破坏。白车身模态试验是了解白车身同有动态特性的主要方法，运用模态试验分析技术，可以有效识别车身结构的模态参数，为车身结构的动态设计、故障诊断、有限元模型验证等提供重要的依据。车身的装备如前后风挡、副车架等对车身模态的固有频率和振型有很大影响，本文以XX车型为对彖，进行了6种装备的车身模态试验，得到各种装备下的模态参数，研究了前后风挡玻璃、副车架等部件对车身模态的影响。1.模态试验理论N自山度线性定常系统的运动微分方程为：MX+CX^-KX=F(1)其屮，M,C,K分别表示系统的质量、

4、阻尼和刚度矩阵。X,F表示系统各测点的位移响应和激励力向量。进行拉氏变换，得到(”M+$C+K)X(s)=F($)可以得到传递函数矩阵为当拉氏因子$=jo)就可以得出傅氏域屮的频响函数矩阵H(s)=H(e)=(KSm+jeocy1(4)简单的说，模态试验就是要测得各响应点和激励点之间的频率响应函数来构建频率响应函数矩阵。对于多输入多输出情况，频响函数为一个矩阵方程其屮代表响应通道数，N,代表输入通道(激励)数。从式(5)中看到，多输入多输出的频率响应函数是个非常复杂的矩阵方程，它的求解要基于一个假设：假定输入输出信号中分别有测量误差｛几｝和｛

5、〃“｝,这时式(5)变为｛X(®｝畑+｛久｝畑=[H(的]榔州(｛尸(力)｝畑+kUi)⑹心模态振型，图2为该车型7T身试验模型。图1激励位置和方向（4）测试系统。测试系统由激励装置、测量装置和数据处理结果显示三部分组成。对式（6）求解，可以得到频响函数矩阵。对模态参数（固有频率、振型等）的识別，是对频率响应函数矩阵屮每个元素的特征方程的求解得到特征值，特征方程对应的特征向量就是振型。针对实际的结构还耍考虑阻尼的影响，因此模态参数的识别是一个非常复杂的数学计算过程。式（6）中的矩阵都是由通过试验所获得的力以及加速度所构成的，显然从试验引入到模

6、态分析中的一•些误差是很难避免的。1.白车身模态试验2.1试验准备（1）车身整备。为了研究一些零部件如前后副车架、前后风挡、屮通道加强板和前保险杠骨架对车身模态的影响，对6种装备的不身进行了模态试验，车身分别按照装备描述表1进行整备。表1车身装备车身序号前后副车架前后风挡中通道加强板前保险杠骨架车身装备1进口带带带车身装备21玉1产带带带年身装备3国产不带带带车身装备4不带不带带带车身装备5不带不带不带带车身装备6不带不带不带不带（2）边界条件。整年坐标系的定义：车辆正向行驶方向反向：+X垂直于车辆行驶方向向右：+Y垂直车辆行驶平面向上：+Z

7、采川空气弹簧四点支撑，空气弹簧应该支撑在车被举升的位置。空气弹簧气压调整为（）.5bar,通过调节空气弹赞支座的髙度，使车身保持水平。（3）激励和响应。好的激励方式、激励位置和方向的选収可以得到好的信噪比，激励能量在关心的频带都冇较好的分布，并能激励关心频带内结构的所有I古I有运动形式。因此针对车身这种大结构要选择刚度人的部位进行多点激励o本次试验采用激振器三点同时激励,激励位置和方向为：右前纵梁+Z方向，中通道末端+Z方向，左后纵梁+Z方向，如图1所示。白年身测试需要布置50到200个响应点，需要根据试验目的來确定。基木原则是：能较好地反映

8、车庁儿何特征，牛成车少儿何模型能淸楚表达所关0.51图5频域激励信巧0.00OCO2300HzB3000PTJE4ZX.WD图3测试系统2.2试验进行（1）试验设置