汽车仪表板模态分析及结构优化.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.004汽车仪表板模态分析及结构优化李国城，邓涛，卢任之（重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆400074）摘要：文章通过HyperMesh软件建立了某车型仪表板和安装管梁有限元模型，运用NASTRAN软件计算了仪表板和安装管梁的模态频率，得到了各阶模态振型。结果表明，仪表板中部区域的一阶模态频率与发动机怠速激励频率接近，容易产生怠速共振现象。根据模态分析结果，提出了改进方案，增加了仪表板管梁与中通的连接支架的厚度，最后验证了改进后的结

2、构设计能够有效的避免仪表板怠速共振。关键词：仪表板；结构优化；模态分析；NVH中图分类号：U463.7文献标识码：A文章编号：1671-7988(2016)05-32-03ModalanalysisandstructureoptimizationofvehicleinstrumentpanelLiGuocheng,DengTao,LuRenzhi(SchoolofMechatronics&AutomotiveEngineering,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqi

3、ng400074)Abstract:ThefiniteelementmodeloftheinstrumentpanelisbuiltbyHyperMeshsoftware,andthemodalfrequencyoftheinstrumentpaneliscalculatedusingNASTRANsoftware.Theresultsshowthatthenaturalfrequencyofthepanelisclosetotheengineidlingexcitationfrequency.Acc

4、ordingtotheresultsofmodalanalysis,theimprovedschemeofincreasingthethicknessoftheconnectionbetweentheinstrumentpanelandthetubebeamisputforward,andtheimprovedstructurecaneffectivelyavoidtheinstrumentpanelidlingresonance.Keywords:Instrumentpanel;Structureo

5、ptimization;Modalanalysis;NVHCLCNO.:U463.7DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2016)05-32-03率，而通过CAE（ComputerAidedEngineering）技术进行模态前言分析，能够在产品研发前期优化产品结构，在降低试验成本[4]和缩短开发周期方面起到了越来越重要的作用。伴随着汽车安全性、动力性的提升，消费者对汽车舒适性也有了更高的要求，其中，汽车的NVH（Noise、Vibration、1、模态分析基本理论Ha

6、rshness）表现是表征汽车舒适性一个重要特性。仪表板作为汽车内饰的重要组成部分，其NVH特性对乘员舒适性有着汽车发动机运行过程中，其车身结构会受到动载荷影响[1-2]重要的影响。仪表板因造型要求结构比较复杂，是大型板而产生振动。若激励频率与系统的固有频率接近就易发生共[5]壳件，面积大，刚度低，又有很多功能件通过卡扣安装在仪表振，影响乘员的舒适性，甚至造成零部件的损坏。得到系[3]板上，容易受到外界激励而产生振动噪声。因此，设计过程统模态频率和模态振型的方法分为试验模态和计算模态，本[6]中需要对

7、仪表板结构进行不断优化，调整局部或整体的模态频文通过有限元方法得到系统的计算模态。[7]假设系统的自由度为N，其运动微分方程为：作者简介：李国城，硕士研究生，就读于重庆交通大学机电与车辆工MX&&&+CX+=KXFt()（1）程学院。邓涛，副教授，就职于重庆交通大学机电与车辆工程学院。式中M为质量矩阵；C为阻尼矩阵；K为刚度矩阵；X&&卢任之，硕士研究生，就读于重庆交通大学机电与车辆工程学院。33汽车实用技术2016年第5期为位移对时间的二阶导数；F(t)为节点载荷矩阵；t为时间。最终建立的有限元模型

8、如图1所示，该模型共有223134式（1）解得的特性值和特征向量就是描述系统固有振动特性个节点，216799个单元。的频率和振型，在忽略阻尼和外部载荷的情况下，运动微分方程改写为：3、模态分析及结构优化MX&&+=KX0（2）将所建立的有限元模型导入到NASTRAN软件中，进行假定式（2）的解为简谐振动形式：模态分析计算，得到了前5阶模态的频率如表2所示，前5Xt=fwsin（3）阶的模态振型如图2-6所示。其中f代表特征向量或振型，w代表系统圆频率。令