白车身模态试验

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1、汽车白车身模态试验与结果分析1222李磊应怀樵董书伟张占一（1东北大学机械与自动化学院沈阳1100042北京东方振动与噪声技术研究所北京100085）摘要试验模态分析已经成为当今结构动态分析的一个主要技术。为了得到不同结构形式汽车白车身的模态动态响应参数，对各种结构形式的白车身做了一系列的模态试验。文章介绍了白车身模态试验的试验方案以及过程，并对测试结果进行了分析。关键词：白车身，模态试验，锤击法，参数识别ModalTestandResultAnalysisforBodyinWhite1221LiLeiYin

2、gHuaiqiaoDongShuweiZhangZhanyi1.SchoolofMechanicalEngineering&Automation,NortheasternUniversityShenyang1100042.BeijingOrientInstituteofNoise&VibrationBeijing10008AbstractExperimentalModalAnalysis(EMA)iscurrentlyoneofthekeytechnologiesinstructuraldynamicsana

3、lysis.Aseriesofmodaltestswasperformedonseveralcarbodiesinwhite,withasobjectivethedetailedidentificationofthemodesresponsibleforthedynamiccharacteristics.Thispaperdescribesthetestplans,proceduresandanalyzesresultsofthevehiclestructuretestforthebodiesinwhite,

4、whichwereexcitedbyimpacthammer。KeyWords:bodyinwhite,modeexperiment,hammerexcitation,parametersestimation0介绍用。在现代汽车的设计开发过程中，车身设计的1相关理论合理性，对汽车可靠性、安全性、动力响应特性都有很直接的影响。作为一个弹性系统，车身在外界的时变激励作用下将产生振动。当外界激振1.1模态分析原理频率与系统固有频率接近时，将产生共振。汽车一般结构系统可离散为一种具有N个自由度的[1]NVH（Nois

5、e,Vibration,Harshness）性能已经越线弹性系统，其运动微分方程为：来越受开发设计人员的重视。[]M{}&x&+[]C{}x&+[]K{}{x=f(t)}（1）为了使汽车有较好的NVH性能，在设计中，方程（1）经拉氏变换，可得：常采用有限元分析方法计算结构系统的动态特(2[][][]){}()(){}性，但是汽车结构复杂，建立有限元模型时，边pM+pC+Kxp=fp（2）界条件的处理及力学模型的简化上，往往与实际传递函数可表示为：结构有较大差异，这就需要通过模态试验得到模2−1态参数，并对有限

6、元模型进行修正，使其更符合H()p=()p[][][]M+pC+K（3）实际，从而优化设计结构，达到预定的要求。[M]—质量矩阵，实对称矩阵，正定；[C]—阻试验模态分析（EMA）已经成为当今结构尼矩阵，实对称矩阵，半正定；[K]—刚度矩阵，动态分析的一个主要技术，并且已经被广泛地应实对称矩阵，正定或半正定。PolyLSCF具有很强的抗噪声干扰能力，更令p=jω，振动系统的频响函数矩阵为：改系统的误差容限，可以很方便的识别出系统−1的虚假模态，对大阻尼、密集模态具有很强的[]()()2[][][]Hω=−ωM

7、+jωC+K（4）识别能力，运算速度也较ERA更快。对于线性系统，多自由度系统的频响函数是多个单自由度系统频响函数的线性组合。要确定2测试方案与试验过程全部模态参数ωr、ξ、{Фr}，实际上只要测量频率响应函数矩阵的一行或一列就够了。2.1测试方案对系统i点进行激励并在j点测响应，可得由模态分析原理可知，只要测量频率响应函数的一行或一列就可以识别出模态矢量和极点传递函数矩阵中第i行j列元素为：位置并进而得到所有模态参数。试验中采用了单点激励，多点响应（相当于测量频响函数的一行）nφφrirjHij()ω=∑2

8、（4）的测试方法：r=1−ωM+jωC+Krrr1）采用北京东方所弹性聚能力锤进行激励，力传感器6T，锤头采用橡胶头，经测定，力信号的能量主要集中在中低频段内，能够满足试验1.2ERA&PolyLSCF模态分析方法简介需要；测试数据分别采用EAR和国际上非常流行2）受试验条件限制，响应传感器采用单向的PolyLSCF（即：PolyMAX）模态分析算法计加速度传感器，车身上某些测点采用2个或3个传算，