用频响函数预估汽车结构动力学模型.pdf

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1、用频响函数预估汽车结构动力学模型二汽技术中心余岭〔内容提要〕本文直接利用测试频响函数预估汽车结构修改后的固有,进振动特性而确定了汽车结构动力学模型通过汽车用型槽梁的结构修改试必可得结论预枯结果与试验结果十分吻合这种方法对于以调频为目的的汽车结构修改和重设计有实际指导意义主题词频响函数汽车结构动力学模型引言汽车制造出来后,它的固有振动特性也就随之被确定,然而这一特性并不一定符合设计的要求,解决这一间题的办法是对汽车结构进行修改或重设计。对生产线上的汽车结构进行修改往往受很多实际情况限制,甚至很困难理论上若能利用已存在结构的固有振动特性进行结构修改,并通过计算预估出结构修改后的固

2、有振动特性,那么不仅可以缩短产,“”品开发周期而且可减少设计一一试制性能检验中后两个环节的盲目性—直接利用测试频响函数来进行结构动力学模型修改正是这样的一种预估方法它具有简单易行等许多突出特点,不需要经过复杂的数据采集、信号处理和模态参数识别等费时过程,所需要的仅是现存结构的频响函数数据。利用这些已知数据进行计算即可预估出结构修改后的固有振动特性。若预估的固有振动特性符合设计要求,就可进人下一阶段,进行试制和对试制产品进行性能检验,否则就作更进一步地修改,直到满足要求为止这样一来,在产品的研制过程中就不必每一轮都进行产品试制和性能检验,从而可节省大量的人力和物力。本文先简要介

3、绍基本理论,然后在此基础上考虑了几种实际情况,编制了计算机程序,并通过汽车用型槽梁的结构修改,验证了理论上预估结构动力学模型以模态频率、阻尼和振型等模态参数来描述的正确性和有效性基本理论对于汽车结构,在一定外载荷作用下,它的响应可表示为厅厂式中一结构的响应向量困】一频响函数矩阵王一力向量。由式可推得一般形式下结构修改后的约束频响函数《二汽科技》丁一,万一川〔万〔万式中一结构的约束系数矩阵【一结构修改后的频响函数矩阵【一单位矩阵。如图所示,结构为待修改结构,结构通过接点连接于结构后形成修改后的新结构在结构上任取三点、、,下而是几种修改方案①仅在原结构,上附加结构通过点刚性连接修

4、改后新结构的频响函数式为二才滩打万才月一宁,一一一二,一一〔月月月、、分别表示修改前的结构结构巧。式中下标表示对应第点激振第点拾振的频响函数矩阵,以下同·②仅使结构的第点接地,式变为一加万用。一用③在点加上质量后式变为万,万,、一万万万。,一,万拜式中是在点附加质量后的原点分析频响函数矩阵实际上式已包含于式之中④在、点间附加刚性构件如弹簧后式一二一,刀才一一,一。一,、⑤其它一些可实现的修改方案、在结构与接地点之间连接质量、弹簧和阻尼器、在、两结钩间连接质量、弹簧和阻尼器、同时附加质量、刚度和阻尼,以实现减振目的、对应以上方式,式也相应有其具休表达式,从基本理论不难看出,直接

5、用已知测试频响函数来预估结构修改后的动力学模型,其理论并不复杂,只要先分别测得已存在结构的频响函数,然后即可预估出结构修改后的频响函数,进而建立起新结构的动力学模。,“”“”型将此方法与锤击法结合起来它的快和高精度的优点更能充分地显示出来不过,由于这种方法要直接利用测试频响函数数据来进行预估计算,因而对测试频响函数的精度有较高要求应用实例为了简要说明上述方法的实用性和有效性,本文对汽车用型槽梁进行了修改,并,对修改后新结构分别进行了频响函数测试和预估最后将两结果进行了比较年第期总第期频响函数的测试试件支持考虑到该试件一一汽车用型槽梁的实际工作状态,试验时采用自由自由,—修改前

6、,因此—用自由支承方式经初步测试该试件的第一阶模态频在附近界自由支承时,特别注意了用两根很轻很细的弹性绳将试件悬挂起来经手试结果表明—,此悬挂系统的刚休模态频率大约为,相对于来讲,其值还是很低的满足“一”,小于最低阶弹性模态频率的的要求但为确保该悬挂系统对最低阶弹性模态即最有价值的模态影响最小,还特别注意到将悬挂点选在尽可能靠近第一阶模态的节点上,如图所示。“比召一弹性绳一甘‘为梁的长度图,试验枝术试验采用单点激振法激励信号由计算机软件产生,频率范围,频率分辨试验时采用美国公司推出的模态分析系统进行数据采集和分率为析,试验框图如图所示寸汽诱,终端昆算迪波接机尸器口十算机线几·

7、户低通总打印机滤波器徽振器图式验框图利用计算机产生的激励信号,经转换为模拟信号,输人功率放,功放,。、大器的输出送给激振器激振器即按计算机产生的信号激励试件力传感器加速《二汽科技》度传感器分别感受力和加速度响应的时间历程信号,并涌时输出给抗混滤波器,再经将模拟信号转换为数字信号送人计算机做谱,进而计算出各测点对应,的频响函数了,了测试频响函数的精度检验为了保证频响函数测试精度,试验时采用了以下一些措施互易性检验由频响函数矩阵易知,它具有对称性,即。。在点激振,点测量的频率响应与在点激振,点测量的频率响应