白車身模態(tài)作業(yè)指導(dǎo)書(修改)(DOC)

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)書文件編號:YJY P 0020 A1-2004歸口部門：研究院文件版本號:A1頁碼:1/16文件編號： YJY P 0020 A1-2004文件名稱：白車身模態(tài)分析作業(yè)指導(dǎo)書編制：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：發(fā)布日期：年 月曰實施日期：年 月曰20為使本公司白車身模態(tài)分析規(guī)范化，參考國內(nèi)外白車身模態(tài)分析的技術(shù)， 結(jié)合本公司已經(jīng)開發(fā)車型的經(jīng)驗，編制本分析作業(yè)指導(dǎo)書。意在對本公司分析 人員在做白車身模態(tài)分析的過程中起指導(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)書將在本公司所有白車身 模態(tài)分析中貫

2、徹，并將在實踐中進(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)果后處理和評價標(biāo)準(zhǔn)等。本標(biāo)準(zhǔn)于2004年9月起實施。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)計部門汽車工程設(shè)計 研究院CAE分 院振動與噪音 分析研究所項 目分析員主管分析員項目分析員產(chǎn)品數(shù)模復(fù)核UG數(shù)模、材料屬性、焊點信息、厚度等數(shù)據(jù)是否合格根據(jù)UG數(shù)模利用Hypermesh對結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃 分、焊點連接。然后導(dǎo)入 MSC.Patran對結(jié)構(gòu)賦予 材料屬性、單元屬性、邊界條件

3、等，并轉(zhuǎn)換成可利用 MSC.Nastran計算的bdf卡片主管分析員 項目分析員是否合格Y利用MSC.Nastran進(jìn)行計算，結(jié)果以 xdb文件形式導(dǎo)入MSC.Patran得出后處理結(jié)果主管分析員Y內(nèi)審、外審 是否通過得出分析結(jié)論、寫出分析報告、并根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 給出具體評價及向設(shè)計部門提出修改方案最終報告CAE分院模態(tài)分析工作所需時間項目啟動通知書根據(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 算方式的正確性在車身分院提供完整白車身數(shù)模（有焊點，且沒有干涉）的條件下，一輪建模計算及編 寫報告需22天/5人。通常一個項目中，隨設(shè)計的不斷更新，需不斷更新檢查和計算。白車身模態(tài)分析流程1、

4、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) 計和振動噪聲分析提供參考。3、前處理建模3.1 白車身模型（只包括焊接總成，不包括門、玻璃、內(nèi)飾等螺栓緊固件），焊點用RBE2（6個自由度）模擬，焊點布置應(yīng)符合實際情況，邊界條件為自由。3.2 網(wǎng)格大小和注意事項如下。3.2.1 建模標(biāo)準(zhǔn)（所有項均在 HYPERMESH中檢測）表1單兀參數(shù)單元分類界限最低界限或范圍滿足程度Len gth大于8mm5mm必須Aspect ratio小于45必須Internal an gle四邊形單元45°-135°300-1500必

5、須三角形單元300-1200250-1300必須Jacobia n大于0.750.6必須Warpage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：3.2.2.1單元網(wǎng)格總體要求：連續(xù)、均勻、美觀，過渡平緩。322.2對于倒角，倒角兩端點距離小于 5mmfl寸可刪去（命令：geom'distanee ）。 當(dāng)?shù)菇莾啥它c距離大于 5mm時，測一下倒角的弧長（命令：geom'length），如弧 長小于

6、10mm!時劃分一個單元，大于10mm劃分兩排單元，如難以滿足單元長度 要求，可將倒角的一邊toggle掉。對于孔，半徑小于 5mm時可刪去，同時刪去 小于5mm的凸臺和沉孔。3.2.2.3對于對稱件，只劃分一個件的網(wǎng)格，另一個件使用鏡像方法生成。對于一 個單個零件如果是左右對稱的，可將它從中間切開，劃分一半即可（使用 splitbody 命令），對于單個零件判斷其是否是左右對稱的，可將切開的另一半鏡 像過去（使用transform 命令），渲染后看是否重合3.2.2.4對于一些比較小的零部件（比如小螺栓）根據(jù)其位置和尺寸及對分析目標(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)

7、格尺寸控制在 10-15mm對于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劃分時可根據(jù)具 體情況進(jìn)行調(diào)整（如對一些連接處可劃分細(xì)一些）；3.2.2.6原則上存在焊點的翻邊必須劃分兩排單元，識別焊邊可察看各總成數(shù)模、 或者是看參考車型以及去設(shè)計部門的相關(guān)負(fù)責(zé)人聯(lián)系。在焊點的翻邊上，如翻邊 長度小于10mm在保證最小單元長度要求下，可適當(dāng)將翻邊加長。大于10mm時，考慮劃分兩排單元，對不符合長度要求的單元進(jìn)行必要的調(diào)整（如將翻邊的 邊界toggle掉）。原則上焊點位置由設(shè)計部門確定，在設(shè)計部門已提供焊點位置的情況下，采取以 下操作步驟：1）在UG中檢

8、查焊點位置，若發(fā)現(xiàn)分布不合理的焊點，須與車身相 關(guān)設(shè)計人員確認(rèn)；2）將零件導(dǎo)入HYPERMES其中應(yīng)包含該零件的焊點信息一一 點和圓圈線（導(dǎo)入前需確認(rèn)在UG里已經(jīng)將點、線、面分層）；3）將含圓線圈的COM隱藏，只顯示零件和焊點，然后用 GEOM CLEANUP/FIXED POINTS/AD令將 焊點變成零件面上的硬點；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、線、面和單元），然后將網(wǎng)格輸出成*bdf文 件，再將焊點和圓圈線輸出成*.igs （該文件的命名方法：在bdf文件名前加w。 如：bdf 文件 53-01.bdf，貝U igs 文件 w53-01.

9、igs ）； 5）在 PATRANI裝配時，將同一零件的*.bdf、*igs 文件導(dǎo)入，且放在同一個 GROUPI。6）圓圈的個數(shù)的 含義如下：兩層焊點以 5紅色圓圈表示；三層焊點以 6紅色雙圓圈表示；四 層焊點以7紅色三圓圈表示；多層焊用一個多點RBE2模擬，不能用多個 RBE2模擬，且該RBE2的INDEPENDENT點位于中間板上。7）對于跨總成的多層焊 點，須在裝配完整后再行連接。在確認(rèn)設(shè)計部門不能提供焊點的情況下，焊點的 布置按照“白車身焊接設(shè)置”操作指導(dǎo)書 ，對于參考車型中焊點比 “白車身 焊接設(shè)置”操作指導(dǎo)書普遍比較密的區(qū)域，可以根據(jù)參考樣車的實際情況適當(dāng) 對該處焊點進(jìn)行加密。3

10、22.7在hypermesh里劃分完網(wǎng)格后，進(jìn)行表1中的檢查并對不符合規(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。3.2.2.8 單個零件的有限元模型中不允許有自由節(jié)點和重復(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文件名相同，如：54OO121.Prt 5400121.igs；

11、 對稱件命名， 如： 5400111（對稱件 5400121） .prt 54OO111121.igs3.2.3.2 HM文件命名時同IGS文件，輸出的BDF文件命名時亦同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)?？偝闪慵澐滞戤?，將在 PATRAN中進(jìn)行干涉的調(diào)整，焊點連接。以下是操作方法：3.2.4.1打開PATRAN20Q1選擇File New 輸入文件名，OK彈出Model Preferences 菜單， Tolerance 選項選擇 Default , OK。3.2.4.2 分層導(dǎo)入有限元模型。 File Import, 彈出對話框， Object

12、選擇Model, Source 選擇 MSC Nastra n In put , Curre nt 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，如：53 5300101）, Apply。3.243所有零件導(dǎo)入后，刪去由Hypermesh產(chǎn)生的材料和單元特性信息。操作：Materials deleteProperties delete3.2.4.4 Post單個層，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：Eleme nt ModifyNod

13、eOffset4、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)果后處理及評價標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)的含義是系統(tǒng)的某一本質(zhì)的振動形態(tài)，在這種振動形態(tài)下，系統(tǒng)表現(xiàn)出單 自由度系統(tǒng)的運動特征。模態(tài)分析指對結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性的解析分析和試驗分析，其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性用模態(tài) 參數(shù)來表征，模態(tài)參數(shù)是系統(tǒng)運動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)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。其中

14、，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)分析的核心在于對系統(tǒng)的固有特性的提煉和識別，最終目標(biāo)為識別出系統(tǒng) 的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動特性分析、振動故障診斷和預(yù)報以及結(jié)構(gòu)動力特性的 優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。通過模態(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)車的實驗和分析結(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 對應(yīng)的模態(tài)頻率。結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)由外界激勵頻率和結(jié)構(gòu)本身的固有頻率決定。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時， 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)盡量錯開載荷激振頻率 2Hz以上。微型車的激勵一般最主要為路面激勵

15、、車輪不平衡激勵、發(fā)動機(jī)的怠速激勵。 路面激勵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)頻率都大于對比車的，則表明 該車的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度比對比車的大；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)紅色過渡到白色，說明剛度局部有突變，容易在此產(chǎn)生應(yīng)力集中。一般轎車白車身的第一階頻率

16、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） ：一階彎曲振型云圖階扭轉(zhuǎn)振型云圖6、成果提交形式以報告的形式提交，可出現(xiàn)在白車身結(jié)構(gòu)有限元分析報告以及其它與之相關(guān)的 振動分析報告中。7、具體分析流程7.1對已經(jīng)連好焊點的白車身的各個零件定義材料卡片，操作：圖7.1Material-create-isotropic-ma nual in putIn put Properties-L in ear Elastic在Elastic Modulus, Poisson Ratio, Density里分別

17、填入白車身鋼材的彈性模量, 泊松比和密度。圖7.17.2定義單元屬性卡片，操作：圖7.2Properties-create-2D-ShellOptio n(s):Homoge neousStan dard Formulati onIn put Properties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。Action.Okie ctSt越.冋irogeneruw Plae（CG*UAD4）FroperJ/ NairaValueValue TypeType：Option（5）:Option

18、（5）:Homeys- «qu«Stand ar:：Mist 時iei Nam*rrtsteelfMerial Orientation-hickpess（Nofistrudursl hs?plate OffsetiFiber Dist 1 f itrer Dist 2steelma.1JMateria Pr jprty Seis圖7.2Ma Proj Mar«F.'ej： El.tiIiiReH Scalar7.3定義模態(tài)分析工況，操作：圖7.3Load Cases-create在 Load Case Name里取名，勾上 Make Current,在 L

19、oad Case Type選 Static,在Assign/Prioritize Loads/BCs中不選任何邊界條件，然后 Apply。ActionCreate 節(jié)Load Case TypecStatic |DescriptionAssign/Prioritiie LoadsjBCsLoad Cse Scale Factor|lD ""-Apply"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 Normal Mode

20、s，然后 OK。Actlor:Object:MSC .NastrinSolution TypeMethod.Code-b4SC .NastinType寶gtwolStudy:TrnsistiQn Parameters.Solution Type.Direct Text Input.Subcases.Subcese Select.Solution I p&:r LINEAR STATICr NOhLINER STATICA HDRUAL hidDES!.- -« SS laBI IBSI，亠IBb jC BUCKLINGSQlution P&rsmet&rs.,

21、.1Solution Sequence: 103OK ICancelr COMPLEX EIGENVALUE r FREQUENCY RESPONSE 廣 TRAfJSIEMT RESPONSE t* hlONLINEAR TRANSIETJTAPPI'圖7.47.5 定義分析Subcase操作：圖7.5點擊Subcases create邊界條件mode，點擊 SubcaseParameters 根據(jù)需要定義模態(tài)分析的頻率范圍,般為 15-25階，然后Apply.丄 i > iO-icdAction:ScasesA/aiahle jut 倉u卜血|loton ?a qnEtcra

22、.:fe faultSC1. DEFAULTLd亠Sdbc«SB MainernDdeSubcase DesisnilionJcib Mamedels CtocrictixiMSCAMiw job era sled on ni_NnvJD4 4f3;54: £2A Wi|»jfe LU-HJ 乙的勺&sjocases.5ubcn» ScIec；.hoim rpe.Direct Tcxi llnpujt.-Select SuoerErilerrerfc.gsect Elliot MPCs.圖7.57.6選擇計算工況，操作：圖7.6。選擇自由無約束的

23、工況。ActiariObject：Method:AnalyzerJErtire ModelCotte;Type;Study;Job NameImodefJob Des criptionAvailable JokJEMSC.Nstrari jabor01-Nov-04 at 13:54:52Translation Paramelers.Solution Type.Direct Tert Input .Subcases.ApplySubcase Sefed.0K圖7.67.7提交分析文件，操作：圖7.7Arflon:Object:Method:CodaType：Study:Job Name|moc

24、iE|Jofi DescriptionMSC.Maslran job creeti on 01-Nov-(M13;54;52jdTranslation Parameters.Solution Type .Direct Text Input.Subcases.Subcase Select.圖7.77.8后處理讀入結(jié)果文件，操作：圖7.8An alysis-Attach XDB-Result En tities-local點擊Select Results File，選擇結(jié)果文件，Apply7.9輸出模態(tài)振型云圖，操作：圖7.9Result-Create-Quick Plot，選擇各階振型及矢 量，可得各方向的振型云圖。Action:Object:Method:Avaiable JobsamQ7-tnodeJob Name|am(J7-inodeJob Descript ionMSC.Nsstran jo