白車身模態(tài)分析作業(yè)指導(dǎo)書(shū)(修改)

1、上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司文件名稱：白車身模態(tài)分析作業(yè)指導(dǎo)書(shū)文件編號(hào)：YJY P - 0020 A1-2004歸口部門(mén)：研究院文件版本號(hào):A11頁(yè)碼：1/16文件編號(hào):YJY - P 0020 - A1-2004文件名稱：白車身模態(tài)分析作業(yè)指導(dǎo)書(shū)編制：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：發(fā)布日期：年 月曰實(shí)施日期：年 月曰1為使本公司白車身模態(tài)分析規(guī)范化，參考國(guó)內(nèi)外白車身模態(tài)分析的技術(shù),結(jié)合本公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)車型的經(jīng)驗(yàn)，編制本分析作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。意在對(duì)本公司分析 人員在做白車身模態(tài)分析的過(guò)程中起指導(dǎo)作用，讓不熟悉或者不太熟悉該分析 的員工有所依據(jù)，提高工作效率和精度。本作業(yè)指導(dǎo)書(shū)將在本公司所有白車身 模態(tài)

2、分析中貫徹，并將在實(shí)踐中進(jìn)一步提高完善。內(nèi)容包括：前處理模型；分析軟件的使用；工程載荷及求解的設(shè)置；分析結(jié)果后處理和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。本標(biāo)準(zhǔn)于2004年9月起實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)由上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室提出。本標(biāo)準(zhǔn)由上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室負(fù)責(zé)歸口管理。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：謝穎、鄧文彬分析工作流程汽車設(shè)計(jì)部門(mén)汽車工程設(shè)計(jì) 研究院CAE分 院振動(dòng)與噪音 分析研究所項(xiàng) 目分析員主管分析員項(xiàng)目分析員主管分析員項(xiàng)目分析員主管分析員項(xiàng)目啟動(dòng)通知書(shū)根據(jù)合同要求確定 分析內(nèi)容。保證數(shù)據(jù)完整性保證網(wǎng)格劃分及計(jì) 算方式的正確性CAE分院模態(tài)分析工作所需在車身分院提供完整白車身數(shù)模（有焊點(diǎn)，且沒(méi)有干

3、涉）的條件下，一輪建模計(jì)算及編時(shí)間寫(xiě)報(bào)告需22天/5人。通常一個(gè)項(xiàng)目中，隨設(shè)計(jì)的不斷更新，需不斷更新檢查和計(jì)算。18白車身模態(tài)分析流程1、適用范圍任何車型的白車身。2、分析的目標(biāo)及意義本分析旨在分析白車身的振動(dòng)固有頻率和振型，得到的數(shù)據(jù)可為車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和振動(dòng)噪聲分析提供參考。3、前處理建模3.1 白車身模型（只包括焊接總成，不包括門(mén)、玻璃、內(nèi)飾等螺栓緊固件），焊點(diǎn) 用RBE2（6個(gè)自由度）模擬，焊點(diǎn)布置應(yīng)符合實(shí)際情況，邊界條件為自由。3.2 網(wǎng)格大小和注意事項(xiàng)如下。3.2.1建模標(biāo)準(zhǔn)（所有項(xiàng)均在 HYPERMESH中檢測(cè)）表1單元參數(shù)單元分類界限最低界限或范圍滿足程度Len gth大于8mm5

4、mm必須Aspect ratio小于45必須Internal an gle四邊形單元45-135300-1500必須三角形單元300-1200250-1300必須Jacobia n大于0.750.6必須Warp age小于1015盡量Chord dev暫缺三角形單元總數(shù)小于8%10%盡量（注：三角形單元總數(shù)指的是整車中三角形單元所占比列）在網(wǎng)格劃分之前，一定要充分考慮該零件與其它零部件之間的連接關(guān)系。3.2.2 在hypermesh中注意事項(xiàng):3.2.2.1單元網(wǎng)格總體要求：連續(xù)、均勻、美觀，過(guò)渡平緩。3.2.2.2對(duì)于倒角，倒角兩端點(diǎn)距離小于 5mm時(shí)可刪去（命令：geomdistanee

5、）。 當(dāng)?shù)菇莾啥它c(diǎn)距離大于 5mm時(shí)，測(cè)一下倒角的弧長(zhǎng)（命令：geomlength），如弧 長(zhǎng)小于10mm時(shí)劃分一個(gè)單元，大于10mm劃分兩排單元，如難以滿足單元長(zhǎng)度要求，可將倒角的一邊toggle掉。對(duì)于孔，半徑小于 5mm時(shí)可刪去，同時(shí)刪去小于5mm的凸臺(tái)和沉孔。3.2.2.3對(duì)于對(duì)稱件,只劃分一個(gè)件的網(wǎng)格，另一個(gè)件使用鏡像方法生成。對(duì)于一 個(gè)單個(gè)零件如果是左右對(duì)稱的，可將它從中間切開(kāi)，劃分一半即可（使用 splitbody 命令），對(duì)于單個(gè)零件判斷其是否是左右對(duì)稱的，可將切開(kāi)的另一半鏡 像過(guò)去（使用transform 命令），渲染后看是否重合322.4對(duì)于一些比較小的零部件（比如小螺栓）

6、根據(jù)其位置和尺寸及對(duì)分析目標(biāo)的重要性可不進(jìn)行網(wǎng)格劃分3.2.2.5 B柱之前的零件 網(wǎng)格尺寸控制在 10-15mm對(duì)于B柱之后c柱之前的零 件，可適當(dāng)增大網(wǎng)格尺寸，定在 15-20mm c柱之后20-35mm劃分時(shí)可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整（如對(duì)一些連接處可劃分細(xì)一些）；3.2.2.6原則上存在焊點(diǎn)的翻邊必須劃分兩排單元，識(shí)別焊邊可察看各總成數(shù)模、10mm或者是看參考車型以及去設(shè)計(jì)部門(mén)的相關(guān)負(fù)責(zé)人聯(lián)系。在焊點(diǎn)的翻邊上，如翻邊長(zhǎng)度小于10mm在保證最小單元長(zhǎng)度要求下，可適當(dāng)將翻邊加長(zhǎng)。大于時(shí)，考慮劃分兩排單元，對(duì)不符合長(zhǎng)度要求的單元進(jìn)行必要的調(diào)整（如將翻邊的邊界toggle掉）。原則上焊點(diǎn)位置由設(shè)計(jì)

7、部門(mén)確定，在設(shè)計(jì)部門(mén)已提供焊點(diǎn)位置的情況下，采取以下操作步驟：1）在UG中檢查焊點(diǎn)位置，若發(fā)現(xiàn)分布不合理的焊點(diǎn)，須與車身相 關(guān)設(shè)計(jì)人員確認(rèn)；2）將零件導(dǎo)入HYPERMES其中應(yīng)包含該零件的焊點(diǎn)信息一-點(diǎn)和圓圈線（導(dǎo)入前需確認(rèn)在UG里已經(jīng)將點(diǎn)、線、面分層）；3）將含圓線圈的COM隱藏，只顯示零件和焊點(diǎn)，然后用 GEOM CLEANU P/FIXED P OINTS/AD令將焊點(diǎn)變成零件面上的硬點(diǎn)；4）劃分網(wǎng)格并按標(biāo)準(zhǔn)檢查好單元質(zhì)量后，文件先以HM格式進(jìn)行保存（須包含所有點(diǎn)、線、面和單元），然后將網(wǎng)格輸出成*.bdfW。件，再將焊點(diǎn)和圓圈線輸出成*.igs （該文件的命名方法：在bdf文件名前加

8、如：bdf 文件 53-01.bdf，貝U igs 文件 w53-01.igs ）; 5）在 PATRAN!裝配時(shí),同一零件的*.bdf、*igs 文件導(dǎo)入，且放在同一個(gè) GROUPI。6）圓圈的個(gè)數(shù)的 含義如下：兩層焊點(diǎn)以5紅色圓圈表示；三層焊點(diǎn)以6紅色雙圓圈表示；四層焊點(diǎn)以7紅色三圓圈表示；多層焊用一個(gè)多點(diǎn)RBE2模擬，不能用多個(gè) RBE2模擬，且該RBE2的INDEPENDENT點(diǎn)位于中間板上。7）對(duì)于跨總成的多層焊點(diǎn)，須在裝配完整后再行連接。在確認(rèn)設(shè)計(jì)部門(mén)不能提供焊點(diǎn)的情況下，焊點(diǎn)的布置按照“白車身焊接設(shè)置”操作指導(dǎo)書(shū) ，對(duì)于參考車型中焊點(diǎn)比 “白車身焊接設(shè)置”操作指導(dǎo)書(shū)普遍比較密的區(qū)

9、域，可以根據(jù)參考樣車的實(shí)際情況適當(dāng)對(duì)該處焊點(diǎn)進(jìn)行加密。3.2.2.7在hypermesh里劃分完網(wǎng)格后，進(jìn)行表1中的檢查并對(duì)不符合規(guī)范的網(wǎng)格 進(jìn)行調(diào)整和修改（操作命令： 2Dedit elementclearup ）。調(diào)整完后，使用toolscheck elems 命令進(jìn)行一次總檢測(cè)。3.2.2.8 單個(gè)零件的有限元模型中不允許有自由節(jié)點(diǎn)和重復(fù)單元存在， shell 單元 的法向要一致（命令：toolsnormal ）。3.2.2.9總成各零件劃分完畢，以 HM格式進(jìn)行保存，同時(shí)輸出 BDF文件。注意備 份。3.2.3 文件命名規(guī)范3.2.3.1 UG導(dǎo)出的IGS文件，命名與原 PRT文件名相

10、同，如：5400121.Prt 對(duì)稱件命名， 如： 5400111（對(duì)稱件 5400121） .prt 5400121.igs5400111121.igs323.2 HM文件命名時(shí)同IGS文件，輸出的BDF文件命名時(shí)亦同IGS文件。3.2.4 總成干涉調(diào)整本次有限元模型的建立，以各總成為基礎(chǔ)。總成零件劃分完畢，將在PATRAN中進(jìn)行干涉的調(diào)整，焊點(diǎn)連接。以下是操作方法：3.2.4.1打開(kāi)PATRAN20Q1選擇File New 輸入文件名，OK彈出ModelPreferences 菜單， Tolerance 選項(xiàng)選擇 Default , OK 。3.2.4.2 分層導(dǎo)入有限元模型。 File

11、Import,彈出對(duì)話框， Object 選擇Model，Source 選擇 MSC Nastran Input ，Current Group 中輸入層名（注意：層 名必須與導(dǎo)入的BDF文件名一致，頭部加總成號(hào)，如：53 5300101）, A ppiy。3.243所有零件導(dǎo)入后，刪去由Hyp ermesh產(chǎn)生的材料和單元特性信息。操作:Materials deleteProp erties delete3.2.4.4 Post單個(gè)層，檢查網(wǎng)格的邊界、法向。操作:Eleme nts Verifyeleme ntboun daries3.2.4.5 Post所有層，檢查零件干涉，并進(jìn)行調(diào)整，操作

12、:Eleme nt ModifyNodeOffset4、分析軟件的使用3D工程軟件：UG（用于幾何面修改和建立，并傳送到分析軟件）有限元分析軟件:HYPERMESH，PATRAN （用于前、后處理）；NASTRAN （用于求解結(jié)果）5、分析結(jié)果后處理及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)的含義是系統(tǒng)的某一本質(zhì)的振動(dòng)形態(tài)，在這種振動(dòng)形態(tài)下，系統(tǒng)表現(xiàn)出單自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特征。模態(tài)分析指對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性的解析分析和試驗(yàn)分析，其結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來(lái)表征，模態(tài)參數(shù)是系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程的特征值和特征向量。其經(jīng)典定義是：將線性定常系統(tǒng)振動(dòng)微分方程組中的物理坐標(biāo)變換為模態(tài)坐標(biāo)，使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)參數(shù)描述的獨(dú)立方程，

13、以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。其中，坐標(biāo)變換的變換矩陣為模態(tài)矩陣，其每列為模態(tài)振型。模態(tài)分析的核心在于對(duì)系統(tǒng)的固有特性的提煉和識(shí)別，最終目標(biāo)為識(shí)別出系統(tǒng) 的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)特性分析、振動(dòng)故障診斷和預(yù)報(bào)以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的 優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。通過(guò)模態(tài)分析求得白車身除剛體模態(tài)外的 200Hz以下的模態(tài)振型。以目標(biāo)車的實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果為目標(biāo)，主要的幾階整體彎扭模態(tài)頻率應(yīng)高于或至少等于目標(biāo)車相對(duì)應(yīng)的模態(tài)頻率。結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)由外界激勵(lì)頻率和結(jié)構(gòu)本身的固有頻率決定。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮這些因素。第一，盡量提高結(jié)構(gòu)的剛度，以提高前幾階固有頻率；第二，結(jié) 構(gòu)固有頻率應(yīng)盡量錯(cuò)開(kāi)載荷激振頻率 2 Hz以上。微型車的

14、激勵(lì)一般最主要為路面激勵(lì)、車輪不平衡激勵(lì)、發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速激勵(lì)。路面激勵(lì)一般由道路條件決定，目前高速公路和一般城市較好路面上，此激勵(lì)力頻 率多在1-2HZ。車輪不平衡激振頻率取決于汽車的行駛車速。發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速激振頻 率取決于怠速轉(zhuǎn)速和汽缸數(shù)。模態(tài)頻率是白車身的固有振動(dòng)頻率，所以模態(tài)頻率能很好地反映整車在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)劣。如果第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率和第一階彎曲模態(tài)頻率都大于對(duì)比車的，則表明 該車的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度比對(duì)比車的大；如果在低階振型云圖上顏色比較均勻，表明剛度分布比較均勻，白車身結(jié)構(gòu)剛度沒(méi)有突變區(qū)域，反之，如果在較小的局部 區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)紅色過(guò)渡到白色，說(shuō)明剛度局部有突變，容易在此產(chǎn)生應(yīng)力集中。一般轎

15、車白車身的第一階頻率通常出現(xiàn)在20-35HZ，在此范圍內(nèi)，白車身的第一階頻率越高，越有利于提高該車的 NVH 特性。附圖（某白車身模態(tài)分析除去剛體模態(tài)的前兩階振型）一階扭轉(zhuǎn)振型云圖階彎曲振型云圖6、成果提交形式以報(bào)告的形式提交，可出現(xiàn)在白車身結(jié)構(gòu)有限元分析報(bào)告以及其它與之相關(guān)的 振動(dòng)分析報(bào)告中。7、具體分析流程7.1對(duì)已經(jīng)連好焊點(diǎn)的白車身的各個(gè)零件定義材料卡片，操作：圖7.1Material-create-isotro pic-ma nual inputInput Prop erties-L in ear Elastic在Elastic Modulus, Poisson Ratio, Dens

16、ity里分別填入白車身鋼材的彈性模量,泊松比和密度。蟲(chóng)ear ModiJiJSTnermnl fxpan CwfT =Oh OttTCstcqI圖7.17.2定義單元屬性卡片，操作:圖7.2Prop erties-create-2D-ShellOp tio n(s):Homoge neousStan dard Formulati onInput Prop erties在Material Property Sets出現(xiàn)的材料中選擇該零件的材料填到Material Name里。在Thickness里填入該零件的厚度。二J11 迪h j iibi iLi- IF 說(shuō) 1ConslitUivs Hod

17、et1 hfr Flflstn 1Property MsineValueEmetic Msd Jlc =IPnism Rflcin =Structurul EamoinaCoelf P=ffinpnrR Temti=ir=s(ti.ri=： =rcmpci atbi c Dufj和t (Jul Vaiiofclc FIcldE.current ccnstrtutive Mctieis:I2j圖7.37.3定義模態(tài)分析工況，操作:Load Cases-create在 Load Case Name里取名，勾上 Make Current,在 Load Case Type選 Static,在Assig

18、n/Prioritize Loads/BCs中不選任何邊界條件，然后 Apply。Action:CreateF: 1FitterExist iri Load Cases .DefaultglsLofld Case Type.Static pDescriptionLoed Case NaneAsstgrVPrioriliie LoadsflCsLmc* Case Stale Factor-島 ppEy-I圖7.37.4定義模態(tài)分析卡片，操作：圖7.4An alysis-A nalyze-E ntire Model-Full Run在 Job Name里取名，在 Solution Type選擇 N

19、ormal Modes，然后 OK。Actlofi：Analyze *WSC.NastranOtyeci:H Entire Moctel SoiUion TypeMethod:I Full Run Solution lpe;r LINEAR STATICCode-Type：Study;tViSC NastranStructuralr NOhLINEAR STATIC e RjORMMEiCDeS!BUCKLINGAvailable JobsCOLIPLEX EIGENVALUEFREQUENCY RESPONSEIIIFJob hferneI model；JoL Descriptionh4SC

20、.Nastrin job created onCrt-Mov04 at 13-54-52Translation Parameters.Solution Type.Direct Tezt Input.Subcases.S 必 cese Select”Apply17.5 定義分析Subcase操作：圖7.5點(diǎn)擊Subcases create邊界條件義模態(tài)分析的頻率范圍，一般為T(mén)RANSCMT RESPONSEhJOhJLiNEAR TRANSIETJTSolution Parameters.Solid ion 3e quenc e: 103圖7.4OKCancelmode，點(diǎn)擊 Subcase P

21、arameters 根據(jù)需要定15-25 階，然后 Apply。7.6選擇計(jì)算工況，操作:圖 7.6。選擇自由無(wú)約束的工況。Sutcsses For Solution Sequence： 103CPtelosclJDeteiutt DciaultSC1 .DEFAULTCode:MSC.NastrarType：Structural,3tuciy:Available JotEJab DescriptionWSC.Naslran job createtJ anOI-Nov-04 at 13:54:52Jab NatTie modeTrane lation Parainetere.Sotution

22、Type.Direct Text ln3Ut.Subces.r Select Allr Unselect AllSubcases Selected:Defaultid*OK ! CancftISutjcase Select.Apply圖7.6177.7提交分析文件，操作:Study:Code:Type:Available Jobs邈Jot NameiTicde|Job DescriptionMSGhteslTQri job creeded on i.Nov-04 13:54:52Translation ParameFters.Solution Type.,.Crect Tet Inpirt.Subcases.Subcase Select.Apply圖7.77.8后處理讀入結(jié)果文件，操作：圖7.87.9輸出模態(tài)振型云圖，操作：圖7.9仃An alysis-Attach XDB-Result En tities-localResult-Create-Quick Plot，選擇各階振型及矢量，可得各方向的振型云圖。點(diǎn)擊Select Results File，選擇結(jié)果文件，ApplyAction：Attach XDBActioncCreate Object:Result EntitiesObject;Quick PictM