基于模态分析的汽车后地板结构设计优化研究.pdf

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1、基于模态分析的汽车后地板结构设计优化研究范蔚锋王镝张海华范俊(泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201)【摘要】阐述了车身模态分析的定义，分析了影响车身局部低阶模态的因素。以汽车后地板结构为例，以模态／重量比最大化为优化目标，以实际工艺为约束条件，应用稳健性设计方法，并通过有限元模拟计算，对结果进行综合分析，得出基于理论、结合实际的有效提高局部模态的方法。【Abstract】Thedefinitionofbodymodalanalysisisexpounded，andthefactorsinfluencingthelocalbodyoflowordermodalareanalyzed．T

2、akingthecarrearfloorstructureasanexample，therobustdesignmethodisappliedandthefiniteelementissimulatedbythemodal／weightoptimizationobjectives，basedonthepracticalconstraints．Theresultisanalyzed，andthemethodwhichiseffec—tiretoimprovelocalmodetheoryisgot．【关键词】模态分析后地板汽车设计优化doi：10．3969／j．issn．1007-4554．

3、2014．09．02车身结构的振动模态特性是衡量车身品质，建立在多自由度系统复模态分析理论基础之上。反映汽车在使用过程中车身振动特性的重要指多自由度系统具有与自由度数相等数量的位移形标。低阶模态可以反映车身结构的刚度特性，对状，这些位移形状称为系统的固有振型，每一振型判断车辆的疲劳耐久性有很好的指导意义，所以对应有唯一的固有频率。系统的振动特性可以用提高车身结构低阶模态参数非常有必要。固有频率和固有振型来表示。无阻尼自由振动系本文以车身后地板结构为例，在模态分析的统的特性分析称为模态分析。基础上结合实际，基于理论分析前提，对车身结构对于刚度差的大型覆盖件，容易在激振源的局部优化进行探讨。结

4、合车身性能和重量设计指激励下引起板壳的强迫振动，当激振频率接近车标的优化方法，应用稳健性设计方法，并通过有限身内外板的固有频率时将发生板壳共振。例如汽元模拟计算，平衡重量、成本因素，从产品的选型、车后地板，共振频率在5O一60Hz左右，共振时发材料、结构优化，得出提高汽车局部模态的方法。生敲鼓式的声音。对车身结构优化有一定的指导意义。由薄板振动理论可知，以最简单的长方形板为例，它的固有频率为1模态分析的定义和原理厂———————；厂∞盯√(+)()车身结构是一个具有低阻尼多自由度系统，式中：m和n是沿板边缘0方向、b方向的振动阶数；模态试验中，频响函数估计、模态验证等环节，都P为材料的密度

5、；D为板的弯曲刚度或抗挠刚度。收稿日期：2014—06—10上海汽车2014．09·9·(2)弊，协商解决，达到效益最大化。且。一式中：为泊松比；E为材料的弹性模量。．、．．3车身结构优化实例大部分的噪声是由低阶振动引起的。长方形。’的最低阶频率(即m=1，n=1时)应为3．1后地板周边结构介绍车身内部有接口和后地板前段搭接，后面和，l+J尾端板连接以及左右轮罩相连，外部由备胎和随由式(3)可知：改变材料料厚，可以改变固有车工具组成。振动频率；如果料厚不变，则固有振动频率几乎与后地板大而薄，非常容易出现局部模态。而板边尺寸的平方成反比。因此，可以通过改变板局部模态不仅会引起共振，而且在耐久

6、工况后地边尺寸的办法来避免共振。最直接有效的是在板板会出现开裂的现象。当样车经过物理验证发现上冲压筋。因为振动波总是朝刚性最差的方向前开裂之后，由于受现有结构和模具的限制，需要花进，合理的布置筋可以切断振动波。另外一种办费大量的时间和成本来解决问题。如果前期对此法是增加加强件，如果不考虑成本和重量因素，此区域进行结构优化，将模态提升至3OHz以上，避方法非常有效。增加加强件可以有效提高零件刚免共振，可以有效降低开裂概率。度。以上两种方法都可以抑制振动，避免共振。3．2优化方法无阻尼线性系统的一般运动可以表达为各阶汽车后地板结构的设计，可采用稳健性设计固有振型的线性组合。低阶振型对结构的动力

7、影响大于高阶振型，车身低阶模态频率大致在20～方法。在项目前期开发阶段，结合竞争车型的结构和新制造技术可行性的研究，选择合适的方案。50Hz。由汽车轮胎传递到车身的来自路面的激励及发动机在其悬置上的振动频率等，与车身低经过几轮普氏分析，结合项目实际布置情况以铁阶模态频率很接近。因此，车身设计要非常注重制冲压工艺为基础，以局部模态为约束条件，对后结构低阶模态频率的设计，注意提高车身整体的地板进行设计优化。刚度和部件的刚度，