整车性能集成开发族-NVH子族-车身NVH开发指南与典型案例分析-第三章五节-车身模态测试与分析

车身模态测试与分析日期姓名许春民2012.9.141.模态分析定义及分类2.模态测试3.车身整体模态4.车身局部模态5.车身灵敏度目录1.1结构模态一般地，以振动理论为根底、以模态参数模态为目标的分析方法，称为模态分析。更确切地说，模态分析是研究系统物理参数模型、模态参数模型和非参数模型的关系，并通过一定手段确定这些系统模型的理论及其应用的一门学科。振动结构模态分析那么是指对一般结构所做的模态分析。理论模态分析以线性振动理论为根底，研究鼓励、系统、响应三者的关系。试验模态分析是理论模态分析的逆过程，是综合运用线性振动理论、动态测试技术、数字信号处理和参数识别等手段，进行系统识别的过程。非参数模型模态参数模型物理参数模型物理参数模型模态参数模型非参数模型1.2模态分析分类1.模态分析定义及分类2.模态测试2.1模态测试的方法1、激振器法2、力锤法2.1模态测试的方法2.1.1激振器法模态测试图1试验测量分析系统联接关系图激振器功率放大器激励信号发生器零部件模态测试分析系统模态参数数据采集前端力传感器加速度传感器若干个2.1模态测试的方法2.1.2力锤法模态测试图2试验测量分析系统联接关系图力锤零部件模态测试分析系统模态参数数据采集前端力传感器加速度传感器若干个2.2模态测试边界条件及鼓励、响应点选取2.2.1悬挂方式：自由-自由方式，用橡皮绳悬挂零部件，确保橡皮绳处于弹性状态。2.2.2鼓励方式与鼓励点：鼓励方式有SISO、SIMO、MIMO3种；在选取激振点位置前，需要观察结构的特性，应避开结构模态的节点，选择结构上刚性较大的点，以便于鼓励起结构更多的模态。2.2.3测点个数及位置：所选测点要能反响结构的外型特征，根据试验目的及结构特性增加或减少测点，除了在感兴趣的区域多布响应点的原那么外，应使响应点在试件上某种程度的均匀分布传感器。响应点尽可能地避开各阶模态节点。2.3模态测试参数设置2.3.1建立试验模型2.3模态测试参数设置2.3.2通道设置2.3模态测试参数设置2.3.3传感器标定2.3模态测试参数设置2.3.4鼓励信号选择与量程设置2.3模态测试参数设置2.3.5采样率及窗函数的选择2.3模态测试参数设置2.3.6信号质量检查检查每个通道的信号是否在分析时间里衰减到0；如果信号并没衰减到0，延长分析时间，即提高频率分辨率，或者调节衰减百分比，但最低不能低于50%。2.3模态测试参数设置2.3.7测试函数选取及测试界面选取测试函数开始测试2.4模态测试与分析2.4.1相干函数检查假设r2≈1,说明x(t)与f(t)之间有良好的线性因果关系；r2＜1，那么说明信号受到干扰噪声的“污染〞，或者系统有显著的非线性因素。注：在我们测试所关注的频段范围内，一定要保证相干系数大于0.9。相干函数〔Coherence〕2.4模态测试与分析2.4.2激振器力谱-自功率谱〔Autopower〕检查注：在我们测试所关注的频段范围内，一定要保证激振器力的自功率谱没有衰减。自功率谱表示信号中的平均功率是如何按频率分布的。在实验模态分析中，自功率谱用于计算平均频响函数以及评判力输入信号的质量。2.4模态测试与分析2.4.3力锤-力谱〔PSD〕检查注：要保证力谱曲线光滑，无双击；在我们测试所关注的频段范围内，一定要保证力谱没有衰减。2.4模态测试与分析2.4.4频响函数〔FRF〕检查频响函数表示响应信号与输入信号在频域上的比值注：频响曲线应光滑，在频响函数曲线的峰值处，所对应的相位发生突变。频响函数曲线在共振峰处应清晰，在共振频率点，相位应该是从180°经90°降至0°，而在反共振点，相位那么从0°变到180°2.4模态测试与分析2.4.5稳态图分析2.4模态测试与分析2.4.6刚体模态及弹性体模态分析通过零部件的刚体模态可以验证响应点的加速度传感器方向是否测试正确。通过零部件的弹性模态可以得到各阶固有频率对应的振型变化。

2.4模态测试与分析2.4.7模态验证2.4模态测试与分析2.4.8模态拟合3.车身整体模态3.1整车、内饰车身和白车身模态关联技术

整车是一个系统，它是由内饰车身，进一步讲是由白车身搭载各个子系统而成，所以整车模态与内饰车身模态、白车身模态之间有必然的关联性。通过分析大量的测试与CAE数据，可总结出三者之间的联系，可用于车身前期NVH的开发与控制，特别是白车身模态控制，提前预估出整车的模态频率，确保各子系统的模态频率有充分的避频。3.2IX35白车身模态测试分析各阶频率固有频率(Hz)振型描述Mode129.2顶棚天窗Z向弯曲Mode230.8一阶扭转模态Mode338.9发动机舱横向摆动Mode446.1扭转模态、天窗后端横向错动Mode553.7一阶弯曲模态、天窗Z向弯曲较大Mode656.5弯曲模态、发动机舱呼吸运动、天窗Z向弯曲较大IX35一阶扭转模态IX35一阶弯曲模态4.车身局部模态4.1局部模态带来的振动噪声问题板结构振动对车内的声辐射局部结构模态与声腔模态的耦合机舱局部模态与发动机怠速鼓励频率耦合4.2车身局部模态的控制方法提高刚度或增加频率阻尼处理〔如粘贴阻尼胶、补强胶等〕布置动态吸振器改变质量分布音响位置的补强胶前车门整体结构外蒙皮上的阻尼胶5.车身灵敏度5.1车身原点动刚度车身与发动机悬置、车身与副车架、车身与前后悬架、排气系统车身侧挂钩处、后桥拉杆与车身连接处、悬架与副车架连接处原点动刚度。车身接附点原点动刚度目标值：主受力方向不小于1*107N/m，非主受力方向不小于5*106N/m。X向Y向Z向C201发动机左悬置C201发动机左悬置与车身侧原点动刚度5.2声振传函〔NTF〕X向Y向Z向悬置、副车架、悬架、控制臂、阻尼器、排气吊耳车身侧接附NTF目标值：悬置、悬架、副车架≦55dB/N，排气系统、后副车架横拉杆纵拉杆≦60dB/NC20