某皮卡白車身模態(tài)分析

張永棟

（廣東交通職業(yè)技術學院，廣東 廣州 510650）

某皮卡白車身模態(tài)分析

張永棟

（廣東交通職業(yè)技術學院，廣東 廣州 510650）

白車身模態(tài)參數是影響駕駛舒適性的重要指標，同時低階彈性模態(tài)也反映了車身整體剛度性能。本文以某款皮卡白車身為對象，進行模態(tài)分析，以期獲得白車身的200HZ以下模態(tài)的模態(tài)參數皮卡白車身的動態(tài)振動特性為避開共振頻率，進行合理的結構設計提供依據。

白車身；模態(tài)分析；動態(tài)特性

CLC NO.:U461.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-73-03

前言

白車身模態(tài)參數是影響駕駛舒適性的重要指標，同時低階彈性模態(tài)也反映了車身整體剛度性能。汽車車型的發(fā)展和更新在很大程度上取決于車身結構設計，而車身的結構性能對整車環(huán)保、節(jié)能及舒適及安全性起著重要作用。車身受激勵后的動態(tài)特性是汽車車身結構設計過程中需要考慮的首要問題。白車身模態(tài)試驗可以直接對白車身進行全面測試與分析，獲得結構的動態(tài)特性，并根據得出的車身模態(tài)參數，進行結構改進從而解決產品在使用過程中的振動、噪聲、疲勞等實際問題[1]。目前，反映汽車車身動態(tài)特性的設計分析，仍然以實車身試驗為主、計算機模擬分析為輔。本文以某款皮卡白車身為對象，進行模態(tài)分析，以期獲得白車身的200HZ以下模態(tài)的模態(tài)參數皮卡白車身的動態(tài)振動特性為避開共振頻率，進行合理的結構設計提供依據。

1、皮卡白車身模態(tài)實驗

實驗之前，首先建立車身的幾何線框模型來確定測試點分布以及采集處理模態(tài)參數。根據測點分布、振型節(jié)點等因素，參考車身結構及測點位置關系，建立138個測點的線框幾何模型，如圖1所示。

實驗采用單點激振法進行白車身模態(tài)實驗。實驗對象為某型型皮卡白車身，白車身包括了翼子板、保險杠和機艙蓋等關鍵部件，車身物理模型如圖2所示。實驗測量分析系統由車身激振系統、振動響應采集系統、車身模態(tài)分析及數據處理系統三大部分組成。車身采用橡皮繩懸吊，通過選擇橡皮繩柔軟度使懸吊頻率不大于2HZ，近似模擬自由狀態(tài)。

實驗以研究200Hz以下的低頻模態(tài)為主，因此激振信號采用猝發(fā)隨機信號（burst random）。信號采集系統要完整地保留了原始信號中的信息，設置采樣頻率為500Hz，分析頻率為195Hz，采樣頻率為分析頻率的2.56倍以滿足工程采樣定律的要求，采樣時間約為120 秒。

2、實驗結果及模態(tài)分析

白車身設計主要關注 0～100Hz頻率范圍，故在此范圍內計算相應的傳遞函數，獲取各階固有頻率和振型。通過對各個測點在x、y和z向的加速度進行測試，完成各個測點到激勵點的傳遞函數的計算，然后采用傳遞函數的集總平均進行模態(tài)定階，分析所得的模態(tài)參數如表1所示。

表1 白車身100Hz以下主要模態(tài)參數表

實驗測得前10階（100Hz以下）模態(tài)振型描述如表2，模態(tài)振型如圖3所示。

表2 征服者I 型白車身前10階模態(tài)振型描述

3、結論

通過實驗對某轎車白車身進行試驗模態(tài)分析，得出如下結論：

（1）白車身一階扭轉模態(tài)中，機艙蓋橫擺振幅較大，其中又以A柱附近相對變形幅度最大，說明此處的連接剛度較弱。由于該頻率（27.3HZ）接近怠速時發(fā)動機的點火爆發(fā)頻率（800/30=26.7HZ），易引起怠速時整車的舒適性問題。建議加強A柱及其上下接頭的連接剛度。

（2）在第三、第四和第五階模態(tài)以及其余模態(tài)振型中，多次出現機艙蓋局部模態(tài)，且振幅比較大，表明機艙蓋剛度弱，需考慮加強，比如機艙蓋沖壓出加強筋結構、優(yōu)化機艙蓋橫梁的布局、截面形狀、厚度等。另外，在裝配上，機艙蓋橫梁與鈑金件貼合要緊密，否則，不但不能對薄板起到減振降噪作用，反而使支撐梁本身成為一個聲源。

（3）對于白車身振動特性，反應整體振動形態(tài)的一階扭轉和一階彎曲模態(tài)是兩個重要的模態(tài)。這兩個模態(tài)頻率如果偏低，則意味著白車身整體剛度偏低。征服者I型皮卡白車身一階彎曲和一階扭轉頻率分別為22.6HZ和27.3HZ，對于其動態(tài)振動特性的比較，建議對同類競爭車型白車身結構也做一下實驗模態(tài)分析，以做出更加合理的評判。

[1] 張建,唐文獻,馬寶等.某轎車白車身試驗模態(tài)分析[J].江蘇科技大學學報（自然科學版）,2012,26（2）.

[2] 楊英,趙廣耀,孟凡亮.某轎車白車身模態(tài)分析與試驗研究[J].東北大學學報( 自然科學版),2008,29(7).

[3] 千禹平,吳建閉.關于白車身有限元模型實驗驗證的研究[J].上海汽車,2009,1(1).

[4] 張力.模態(tài)分析與實驗[M].北京:清華大學出版社,2011.

[5] 曾文.摩托車車架振動分析與結構改進研究[D].廣東:華南理工大學,2012.

The Modal Experiment Design of a body-in-white pickup truck

Zhang Yongdong
（Guang Dong Communication Polytechnic, Guangdong Guangzhou 510650）

The parameter of Body-in-white is an important index to control cab comfort. while the lower-order elastic modes also reflects the performance of the overall stiffness of the body. In this paper, a paragraph pickup object BIW, modal analysis, in order to obtain BIW 200HZ following modal modal parameters pickup BIW dynamic vibration characteristics provide the basis for avoiding the resonance frequency, reasonable structure design.

Body-in-white; Modal experiment; Dynamic characteristics

U461.4

A

1671-7988(2015)05-73-03

張永棟，講師，就職于廣東交通職業(yè)技術學院，研究方向車輛節(jié)能減排。