仪表板总成模态分析

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1、第五届中国CAE工程分析技术年会论文集仪表板总成模态分析1，21，21，21，21，2呼华斌徐有忠田德旺杨晋吴沈荣1.奇瑞汽车有限公司汽车工程研究院CAE部2.安徽省汽车NVH与可靠性重点实验室安徽芜湖241009摘要：本文主要介绍在Hyperworks以及MSC.Nastran软件平台下汽车仪表板有限元模型的建立以及其模态分析方法。此方法在仪表板早期开发过程中具有指导作用，对提高仪表板自身刚度，以及改善整车的NVH性能有重要意义。关键词：模态有限元NVHAbstract：Thispaperintroducesthefiniteelementmodelingandthemet

2、hodofmodalanalysisofinstrumentpanelusingsoftwareHyperworkandMSC.Nastran.ThismethodplaysanimportantroleintheearlyvehicledesignstagetoincreasethestiffnessofinstrumentpanelandimprovethevehicleNVHperformance.Keywords:modeFEANVH1.1.1.概述1.概述NVH性能是汽车整体性能的重要评价指标，多数顾客在驾驶过程中希望得到安静和平稳，以及享用车内语音通信和音像娱乐系

3、统。为达到以上目的，在汽车设计中不仅要使车身结构满足一定NVH性能要求，同时对于汽车内饰件（特别是大板件）其模态也需满足NVH要求，否则在车内会引起一定的振动和噪音。本文通过对某样车怠速工况下（四缸发动机，发动机怠速750转/分）仪表显示面板局部振动，并且发动机在1300转/分时,前除霜出风口处振动明显，并且仪表板两侧有局部刚度不足的现象入手，分析其模态，论述仪表板模态分析对汽车NVH性能的影响。仪表板是汽车上最主要的内饰件，集功能性，舒适性，美观性，安全性与一体。其主要结构由塑料壳体、电路控制开关、各种仪表、影音娱乐系统、副安全气囊、手套箱以及金属支撑结构组成。其NVH性能

4、对整车有直接的影响，如仪表面板刚度不足，不仅会引起面板局部振动，使整车NVH性能下降，同时仪表板的周围都连接电子设备，长时间振动对电子设备的性能将产生影响。222有限元模型的建立2有限元模型的建立及边界条件由于仪表板总成多为注塑成型，其几何形状复杂且厚度不一，且各面板之间多为卡扣连接，在建立有限元模型时其几何处理和网格划分会占据大量时间。建立有限元模型时可根据实际几何状况，网格尺寸做适当调整。网格划分后赋以相应厚度和材料参数。同时各附件（如DVD、副安全气囊等）以集中质量代替并均分至各安装点。特殊位置模型处理实例：2.1对于仪表板前除霜出风口时，因格栅结构很难用划分网格，故可

5、将此处抹平。如图1所示：509556第五届中国CAE工程分析技术年会论文集图1：前除霜出风口处结构简化图2.2风道出风口连接管可简化为壳单元：将风道网格延伸，直至与面板处节点重合，并且省略出风口处格栅结构。如图2所示：图2风道出风口结构简化图2.3仪表板和周围连接面板之间多为卡扣连接，卡扣本体结构可省略，连接关系用RBE2模拟。如图3所示：图3卡扣连接模型处理2.4风道之间多为铆接定位，此结构连接关系用RBE2模拟。如图4所示：图4铆接连接模型处理2.5右上杂物盒盖子和面板装饰条，对刚度无明显贡献，且质量很轻故可省略。此仪表板完整有限元模型以及边界条件如图5所示：图5仪表板总

6、成有限分析模型333.3...模态分析方法模态分析方法模态分析是研究结构动力特性一种近似方法，是研究机械结构的固有振动特性，每个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。对于此仪表板模型，可以忽略阻尼。其动力学510557第五届中国CAE工程分析技术年会论文集方程可表示为：[M]{x&&}+[K]{x}=0设其解为：iwt{x}={f}e特征方程：2([K]-w[M]){f}=0对于以上方程MSCNASTRAN可用兰索斯法进行求解。其模型数据卡EIGRL描述，情况控制METHOD选取。其求解器采用Nastran103，同时输出位移及应变能。4.4.4.计算结果4.计算结果通过

7、读取MSC.NASTAN计算.op2文件，第一阶模态22.1HZ，第四阶模态40.4HZ。从模态位移云图可以判断与实际样车状况基本吻合。其位移云图如下：图6第一阶模态位移云图图7第四阶模态位移云图因仪表显示面板处完全悬空，呈悬臂结构。同时此处安装仪表总成及DVD影音导航仪，质量较大，所以造成此处模态较低。前除霜出风口处结构平整、面积较大，且无刚度加强结构。此原因造成样车出现NVH问题的根本。如图8所示改进方案1：通过综合考虑成本以及工艺性，在仪表板与CCB（仪表横梁）之间增加连接支架，此支架厚度为1.2