某商用车白车身模态分析及结构优化.pdf

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1、测试试验汽车实用技术AUTOMOB王LEAPPLIEDTECHNOLOGY2017年第蝴2017N0．110．16638／j．cnki．167卜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，顾觖，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

2、图分类号：U463．82文献标识码：A文章编号：1671—7988(2017)02—178一04ModalAnalysisandstructureoptimizationofCommercialV曲icleBody—in—WhiteXuShaonan，W如gXian或ing，(沁Jue，LiuXi(Anhuijianghuaiautomobile乒oupco．，uD．，AuhuiHefei230601)Abstract：Wimmebody-in·whitcofacommercialvehicletakenasrcsearchobject，tlle缸itcel锄emm

3、odelw舔buin，锄dmemo捌charac矧sticofBIWwasanalyzed．Di仃erentmodal仔equencies’modeshapeandmodalcharacteristicsofmeBIWinlow毹quencieswerecalculatedandaIlalyzed．hlordertoavoidcoupl协g谢mme丘equencyofengilleidlingmdresonance，thecuⅣatureofroofwasaltered，memstordernquencyisincreasedthfoughstructureop缅1

4、izationofroof．Keywords：Body—in-white；Modalanalysis；FiniteeIementmethod；structureoptimizationCLCNo．：U463．82DocumentCode：AAnicleID：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。车身的共振能够带来振动和噪声，因此是影响整车动态特性与驾驶员舒适性的一个重要指

5、标：共振还会引起车门、车窗等开口处的变形加大，产生漏风、漏雨现象，甚至由于周期激励，使油漆剥落，降低部件的耐腐蚀性，引起疲劳破坏【1】，影响到驾驶室的强度、耐久性及安全性。而白车身的模态对车身的贡献达到了60％以上，逐渐成为新车开发中结构分析的一项主要内容，尤其是白车身的低阶模态，它不仅反映了汽车车身的整体刚度性能，而且是控制汽车常规振动的关键指标。作者简介：许少楠(1986一)，女，工程师，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司，从事商用车白车身开发工作。利用有限元法进行白车身模态分析可以预测白车身与其它部件之间发生共振的可能性，还可以直观地展现白车身各阶振动模态，得

6、出白车身结构的薄弱部位，根据分析结果进行合理的结构设计从而避开共振频率。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【2捌，从而缩短开发周期，节约试验费用。本文对某商用车白车身进行有限元模态分析，得到白车身的低阶模态频率和振型。并依据分析结果对白车身结构进行优化，使得白车身结构模态特性满足规划要求。白车身有限元计算模态1．1有限元模态分析原理模态是结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、模态振型和阻尼比，计算或试验分析得到这些模态参数的过程称为模态分析。进行模态分析，要求解的固有频率和振型参数通过振动微分方程求得：

7、179汽车实用技术2017年第2期[M]每}+[C】伽}+k]每}_{F(t))(1)如半径小于5mm的装配工艺孔、过渡圆角。这样避免了为精式中[M】为结构的质量矩阵；【C】为结构的阻尼矩阵；[K]确建模而导致单元数目的增多，耗费更多的计算时间，有利于为结构的刚度矩阵；{u}为结构的位移向量；舢)为结构的速划分单元网格、简化建模。单个零件网格划分后需要对网格进度向量；{舀)为结构的加速度向量：{F(t)}为作用力向量。行质量检查，防止单元翘曲、面比、雅可各比不合格等。结构的模态与外载荷无关，即总载荷向量{F(t)}．0。白车身结构件均是点焊和电弧焊连接的，采用四