轿车白车身模态分析及试验验证

编号： -PD-PK-064白车身模态分析报告项目名称：458321486编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：XX汽车有限公司2013年3月目录1.分析目的 (1)2.分析软件简介 (1)3.分析模型建立 (1)3.1网格描述 (1)3.2边界条件 (2)4.分析结果与对比 (2)5 结论 (2)附录：白车身模态分析振型图 (3)白车身模态分析报告XX 汽车有限公司1.分析目的作为动力学分析的基础，模态分析是用于确定设计结构振动特性的，即确定结构的固有频率和振型。

对白车身进行模态分析就是使其结构在设计中尽量避免共振和噪声，加强其稳定性和安全性，同时计算方法与结果也可为实车试验提供参考和依据。

本报告采用有限元方法对白车身进行了模态分析，目的是考察其固有特性是否满足设计要求。

2.分析软件简介本次分析采用 Hypermesh 作前处理，Optistruct 作为求解器。

HyperMesh 是世界领先的、功能强大的 CAE 应用软件包，也是一个创新、开放的企业级 CAE 平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种 CAD 和 CAE 软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能。

3.分析模型建立3.1网格描述对车身设计部门提供的白车身 CAD模型进行有限单元离散， CAD模型以及有限元模型如图 3.1 所示。

白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要，网格描述见表 3.1 。

图 3.1 白车身 CAD 以及有限元模型表3.1网格描述单元类型四边形单元三角形单元单元数目46970015543三角形单元比例 3.4%焊接模拟CWELD单元涂胶模拟实体单元单元质量良好（按公司单元质量标准检查）3.2边界条件自由模态，无任何约束。

4.分析结果与对比对白车身的振动响应影响相对较大的激励频率多集中在低频域，本报告分析了前15阶频率振型，如表 4.1 所示。

某轿车白车身模态试验分析研究张华鑫;童敏勇【摘要】新车型的设计研发过程中应首先考虑的是白车身的动态特性，通过试验得到的动态特性参数能很大程度的改变现有新车型开发周期长、成本高的现状，从而可以尽快的发布以及上市新车型。

通过试验方法对某一款汽车的两种白车身模态进行了分析对比，得到其各项模态性能参数，通过对结果的分析为以后进一步研究白车身NVH性能提供了试验依据。

%Dynamic characteristic should be first considered in the process of design research and development for body-in-white, dynamic characteristic parametersobtained by test can greatly change the long cycle of new model development, the presentsituation ofthe high cost, which can release aswell as the listing of new models as soon as possible.In this paper, two test methodsfor a body-in-white mode are analyzed and compared, the modalperformance parameters are got, analysisof the results can provide experimental evidences for thefurther research NVH performance of body-in-white.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P107-109)【关键词】白车身;振动;频率;模态试验;结果分析【作者】张华鑫;童敏勇【作者单位】天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津 300222;天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津 300222【正文语种】中文【中图分类】TK4220 引言如今在世界各汽车公司竞争日渐白热化的趋势下，有效的缩短新车型的研发，不断变更新车型研发的方式。

轿车白车身试验模态与计算模态相关性分析为了确保轿车的安全性和稳定性，汽车制造商需要对车辆的白车身进行模态分析和计算模态分析，以研究其振动特性和动力性能。

本文将分析轿车白车身试验模态和计算模态之间的相关性，并探讨这些分析如何帮助汽车制造商改善车辆设计和生产质量。

试验模态是通过对车辆进行振动实验获得的振动特性，包括自然频率、振动模态等。

这些数据可以帮助汽车制造商确定车辆的动力学性能，并为车辆的噪音、振动和刚度问题提供支持。

相比之下，计算模态是通过有限元分析（FEA）计算得出的振动特性，采用数值模拟来预测车辆振动特性。

这些模拟数据通常会在早期设计阶段用于验证车辆结构设计，并指导车辆生产制造。

然而，在实践中，试验模态和计算模态之间存在某些差异。

主要是由于因受环境和测试装置、误差和测量等多种因素的影响，试验模态和计算模态之间的差异非常常见。

因此，为了确保模态分析的准确性和可靠性，汽车制造商通常需要对试验模态和计算模态进行比较，以确定它们之间的相关性，并查明差异的原因。

为了比较试验模态和计算模态之间的差异，通常需要使用频率响应函数（FRF）。

FRF是车辆振动试验中的一个重要参数，它用于测量车身的振动放大系数，并提供车身以响应不同动力的关键提示。

然后，通过比较试验模态和计算模态的FRF，可以确定它们之间的关系，并为制造商提供有关如何优化车辆的设计和改进生产质量的 information。

最后，需要指出的是，在对轿车白车身进行模态和计算模态的相关性分析时，需要考虑多种因素。

这些因素包括车辆的结构、材料和工艺，噪音、振动、气动特性等方面。

同时，在车辆运营期间，还需要考虑加速度四对噪声、驾驶人员行为特性等诸多因素。

因此，既要考虑到试验模态和计算模态之间的差异，也要综合研究其与车辆实际运作情况之间的关系，以完善轿车的设计和生产质量。

在轿车白车身的试验模态和计算模态的相关性研究中，还需要考虑车辆的不同工况下的振动特性。

某轿车白车身模态有限元分析与试验研究韩阳;李洪力;朱延鹏【摘要】In this paper, setting the body-in-white of a certain vehicle as the study object, finite element analysis on the body-in-white is made, thus the correctness of finite element structure is verified through the modal tests. Furthermore, the finite element structure of body-in-white is optimized by using the distribution characteristics of the displacement nephogram. The results show that the primary frequency of body-in-white is 28. 23 Hz;while the first torsional frequency is 32. 67 Hz and the bending frequency is 45. 14 Hz, so the two frequencies could not cause coupling resonance. By comparing the difference be-tween experiment and the finite element analysis, it is found that the error is in the range of 10%, so the finite element model that was established before is correct. Through the displacement nephogram we can find that the maximum displacement of roof is 5. 427mm at the frequency of 25. 90 Hz, and the maximum displacement of rear roof is 6. 512mm at the frequency of 31. 45 Hz, thus it would affect the comfort, safety and reliability of a vehicle. Therefore, it is necessary to optimize the design of the roof and the top cover.%以某轿车白车身为研究对象,对白车身进行有限元分析,利用白车身模态试验验证白车身有限元结构的正确性。

利用白车身振动模态试验对车辆动态设计的评价与分析作者：麻海舰周鋐1.概述随着汽车工业的发展，车辆动态特性的研究越来越引起人们的重视。

汽车车身的动态特性，直接影响到车辆的稳定性和乘员的乘坐舒适性。

但由于汽车车身结构复杂，对它的动态的理论研究显得非常困难。

而运用试验模态分析技术，可以有效并快速地识别出系统的动态参数，进而为产品的优化设计提供实用的信息。

2.车身振动模态测试模态试验是指以测取被测试系统的模态参数为目的所进行的试验。

一般情况下是对被测试系统进行专门设置的激振试验。

通过同时测量系统的输入和输出信号，运用数字信号处理技术，估计出被测系统的频响函数或脉冲响应函数，得到系统的非参数模型。

然后运用不同的参数识别方法，求得系统模态参数。

2.1 试验测试系统及准备试验测量分析系统由试验激振系统、响应拾振系统以及模态分析和处理系统等三大部分组成。

其中(1)试验激振系统包括：激振信号发生器、功率放大器和激振器；(2)响应拾振系统包括压电晶体加速度传感器、力传感器和信号放大和智能采集系统；(3)模态分析和处理系统主要是模态分析软件b。

具体的测试系统如图1所示。

图1 试验测量分析系统联接关系图从上图可以看出，该分析测试系统配置是一台工作站连接一部多通道数据采集前端，数据采集前端以模块化特征为前端，这样可以大大提高测试和分析的能力。

为保证识别出的频响函数具有较好的一致性，并且不遗漏模态。

频响函数测试采用多点全相干激振的方法，即多点同时激振且各激励信号完全相干并具有固定的比例关系。

这样可以保证较高的信噪比，改善输入能量在结构上的分布。

多点全相干激励要求激励信号必须为确定性信号，因此激励信号采用随机触发（burst random）信号，它具有了周期随机信号的所有优点，而且测试速度更快。

为模拟车身的“自由-自由”状态，被测轿车白车身采用悬吊安装方式，要求悬挂绳要足够软，以便保证刚体共振频率远低于第一阶弹性体共振频率（一般要求小于10%），试验中悬挂用的橡皮绳固有频率为2Hz左右，因此可以认为是自由支承。

轿车白车身模态分析及其优化的开题报告一、研究背景及意义随着汽车工业的发展，轿车白车身作为汽车的基本骨架之一，在现代汽车制造中起着至关重要的作用。

白车身的结构、质量和强度等参数对于整车的性能和安全性有着直接的影响。

因此，对轿车白车身的模态分析和优化研究具有重要的理论和实践意义。

目前，轿车白车身的模态分析和优化已成为国际汽车制造业界的研究热点。

通过对白车身进行有限元分析，可以预测其在振动和撞击等复杂工况下的响应和变形等性能，为白车身优化设计提供科学依据。

同时，白车身的优化设计可以大大降低汽车生产成本，提高汽车的质量和竞争力。

二、研究内容和方法本研究旨在针对轿车白车身的模态分析和优化问题，开展如下研究工作：1. 轿车白车身模态分析：通过建立白车身的有限元模型，分析其自然频率、振型形态等特性，并研究不同结构参数、材料等因素对白车身模态特性的影响。

2. 轿车白车身结构优化设计：基于白车身模态分析结果，针对白车身的结构强度、稳定性等问题进行优化设计，使其能够满足不同工况下的使用要求。

3. 优化设计验证：通过模拟测试和实验验证，验证所设计的轿车白车身结构在不同工况下的性能和优化效果。

本研究将采用有限元分析、结构优化设计、模拟测试和实验验证等多种方法，综合研究轿车白车身的模态分析和优化设计问题。

三、预期目标和效果通过本研究，预期实现以下目标和效果：1. 深入了解轿车白车身的结构特性和模态特性，为白车身优化设计提供科学依据。

2. 针对轿车白车身的结构强度、稳定性等问题进行优化设计，提高白车身的整体性能和安全性。

3. 通过模拟测试和实验验证，验证所设计的轿车白车身结构在不同工况下的性能和优化效果。

4. 提高汽车制造技术水平，为中国汽车行业的发展做出贡献。

四、研究计划和进度安排本研究计划分三个阶段进行，具体计划和进度安排如下：第一阶段：文献综述和有限元分析时间安排：2021年9月-2022年2月主要工作内容：1. 国内外轿车白车身模态分析和优化设计的现状和发展趋势的文献综述。

白车身模态分析与识别Analysis and Identify of Body In White刘红，朱凌，门永新吉利汽车研究院，浙江杭州 310000摘要：白车身的模态分析可以通过试验和CAE两种途径进行。

试验虽然能相对真实地反应试验车辆的性能，但周期长、成本高且干扰因素多。

CAE仿真分析白车身模态可以有效避开这些问题。

同时，结合模态识别的4点和24点法，CAE仿真能更准确、便捷地了解白车身模态性能。

尤其在车辆开发前期，能有效指导车身设计。

关键词：白车身，NVH，模态，试验，识别，HyperGraphAbstract: BIW’s mode can be obtained through testing and CAE. Although testing can relatively reflect the true performance of the vehicle, it is expensive in both cost and time, as well as other unpredictable factors. Meanwhile, CAE can easily avoid these problems, and can more accurately and conveniently to obtain the performance, combining with the 4-point and 24-point method for the modal identification. Especially in the early stage of the vehicle development, CAE method can effectively guide the design of body.Key words: BIW, NVH, mode, test, identify, HyperGraph1 概述白车身模态分析作为整车NVH分析的一个基础环节，对整车NVH性能管控起着关键的作用。

2.07×10MPa，泊松比取μ=0.3，密度取ρ=7.83×10Ton/mm。

图1白车身有限元模型1.4白车身连接方式轿车白车身上大约有4000多个的焊点，一般由车身的六大部件焊接成型，包括地板总成、左右侧围、顶盖、下程为：式中：M、C、K分别为系统的质量、阻尼及刚度矩阵；为用物理坐标描述的位移列阵，ẋ（t）为用物理坐标描述将式1）两边通过拉氏变换可得令得其中Z（s）称为阻抗矩阵，代替s进行博氏域处理可得设有一点l，则可得其相应表达式如式（7）其中q r（ω）为阶模态坐标，φl r为测点动系数，N个测点的各阶振动系数组成向量，称为态向量。

由式（8）（9）（10）可得:将式（11）代入式（4）可得:自由振动，F（x）=0，C忽略不计，其运动微分方程可简化为式（13）的解得形式为将式（14）代入式（13）得故该方程有非零解的充要条件是其系数行列式为零，式（16）是特征值问题式的n次代数方程。

1459.09图2白车身第七阶模态振型云图3.2模态结果分析对车身结构的振动影响最大的因素是整车一阶弯曲模态频率与车身结构的整车一阶扭转模态频率，应着重考虑其影响。

因此应保证两者模态频率值至少相差3Hz，以防止一阶扭转模态频率与一阶弯曲模态频率相近或相等而出现耦合现象。

由表2所示，一阶弯曲模态频率与车身一阶扭转模态频率相差大于3Hz，可以防止发生耦合现象，所以设计符合要求。

4结论对某乘用车白车身通过Hyper Mesh软件来建立了车身结构有限元模型，分析了白车身结构模态特性，从而确定了白车身的振型和固有频率，得出了以下结论：①经过分析白车身结构模型一阶模态频率应该大于30Hz，而模态分析中白车身结构的一阶模态频率36.30Hz，设计符合要求。

②经分析白车身车身结构模型，得到一阶弯曲模态频率与一阶扭转模态频率数值相差大于3Hz，可以有效防止图3白车身第八阶模态振型云图图4白车身第九阶模态振型云图图5白车身第十阶模态振型云图图6白车身第十一阶模态振型云图心式旁通滤清器。