整車性能集成開發(fā)族-NVH子族-車身NVH開發(fā)指南與典型案例分析-第三章五節(jié)-車身模態(tài)測試與分析

車身模態(tài)測試與分析日期姓名許春民2012.9.141.模態(tài)分析定義及分類2.模態(tài)測試3.車身整體模態(tài)4.車身局部模態(tài)5.車身靈敏度目錄1.1

結構模態(tài)一般地，以振動理論為基礎、以模態(tài)參數模態(tài)為目標的分析方法，稱為模態(tài)分析。更確切地說，模態(tài)分析是研究系統(tǒng)物理參數模型、模態(tài)參數模型和非參數模型的關系，并通過一定手段確定這些系統(tǒng)模型的理論及其應用的一門學科。振動結構模態(tài)分析則是指對一般結構所做的模態(tài)分析。理論模態(tài)分析以線性振動理論為基礎，研究激勵、系統(tǒng)、響應三者的關系。非參數模型模態(tài)參數模型物理參數模型物理參數模型模態(tài)參數模型非參數模型1.2模態(tài)分析分類1.模態(tài)分析定義及分類2.模態(tài)測試2.1模態(tài)測試的方法1、激振器法2、力錘法2.1模態(tài)測試的方法2.1.1激振器法模態(tài)測試圖1試驗測量分析系統(tǒng)聯(lián)接關系圖激振器功率放大器激勵信號發(fā)生器零部件模態(tài)測試分析系統(tǒng)模態(tài)參數數據采集前端力傳感器加速度傳感器若干個2.1模態(tài)測試的方法2.1.2力錘法模態(tài)測試圖2試驗測量分析系統(tǒng)聯(lián)接關系圖力錘零部件模態(tài)測試分析系統(tǒng)模態(tài)參數數據采集前端力傳感器加速度傳感器若干個2.2模態(tài)測試邊界條件及激勵、響應點選取2.2.1懸掛方式：自由-自由方式，用橡皮繩懸掛零部件，確保橡皮繩處于彈性狀態(tài)。2.2.2激勵方式與激勵點：激勵方式有SISO、SIMO、MIMO3種；在選取激振點位置前，需要觀察結構的特性，應避開結構模態(tài)的節(jié)點，選擇結構上剛性較大的點，以便于激勵起結構更多的模態(tài)。2.2.3測點個數及位置：所選測點要能反應結構的外型特征，根據試驗目的及結構特性增加或減少測點，除了在感興趣的區(qū)域多布響應點的原則外，應使響應點在試件上某種程度的均勻分布傳感器。響應點盡可能地避開各階模態(tài)節(jié)點。2.3模態(tài)測試參數設置2.3.1建立試驗模型2.3模態(tài)測試參數設置2.3.2通道設置2.3模態(tài)測試參數設置2.3.3傳感器標定2.3模態(tài)測試參數設置2.3.4激勵信號選擇與量程設置2.3模態(tài)測試參數設置2.3.5采樣率及窗函數的選擇2.3模態(tài)測試參數設置2.3.6信號質量檢查檢查每個通道的信號是否在分析時間里衰減到0；如果信號并沒衰減到0，延長分析時間，即提高頻率分辨率，或者調節(jié)衰減百分比，但最低不能低于50%。2.3模態(tài)測試參數設置2.3.7測試函數選取及測試界面選取測試函數開始測試2.4模態(tài)測試與分析2.4.1相干函數檢查若r2≈1,說明x(t)與f(t)之間有良好的線性因果關系；r2＜1，則說明信號受到干擾噪聲的“污染”，或者系統(tǒng)有顯著的非線性因素。注：在我們測試所關注的頻段范圍內，一定要保證相干系數大于0.9。相干函數（Coherence）2.4模態(tài)測試與分析2.4.2激振器力譜-自功率譜（Autopower）檢查注：在我們測試所關注的頻段范圍內，一定要保證激振器力的自功率譜沒有衰減。自功率譜表示信號中的平均功率是如何按頻率分布的。在實驗模態(tài)分析中，自功率譜用于計算平均頻響函數以及評判力輸入信號的質量。2.4模態(tài)測試與分析2.4.3力錘-力譜（PSD）檢查注：要保證力譜曲線光滑，無雙擊；在我們測試所關注的頻段范圍內，一定要保證力譜沒有衰減。2.4模態(tài)測試與分析2.4.4頻響函數（FRF）檢查頻響函數表示響應信號與輸入信號在頻域上的比值注：頻響曲線應光滑，在頻響函數曲線的峰值處，所對應的相位發(fā)生突變。2.4模態(tài)測試與分析2.4.5穩(wěn)態(tài)圖分析2.4模態(tài)測試與分析2.4.6剛體模態(tài)及彈性體模態(tài)分析通過零部件的剛體模態(tài)可以驗證響應點的加速度傳感器方向是否測試正確。通過零部件的彈性模態(tài)可以得到各階固有頻率對應的振型變化。

2.4模態(tài)測試與分析2.4.7模態(tài)驗證2.4模態(tài)測試與分析2.4.8模態(tài)擬合3.車身整體模態(tài)

整車是一個系統(tǒng)，它是由內飾車身，進一步講是由白車身搭載各個子系統(tǒng)而成，所以整車模態(tài)與內飾車身模態(tài)、白車身模態(tài)之間有必然的關聯(lián)性。通過分析大量的測試與CAE數據，可總結出三者之間的聯(lián)系，可用于車身前期NVH的開發(fā)與控制，特別是白車身模態(tài)控制，提前預估出整車的模態(tài)頻率，確保各子系統(tǒng)的模態(tài)頻率有充分的避頻。3.2IX35白車身模態(tài)測試分析各階頻率固有頻率(Hz)振型描述Mode129.2頂棚天窗Z向彎曲Mode230.8一階扭轉模態(tài)Mode338.9發(fā)動機艙橫向擺動Mode446.1扭轉模態(tài)、天窗后端橫向錯動Mode553.7一階彎曲模態(tài)、天窗Z向彎曲較大Mode656.5彎曲模態(tài)、發(fā)動機艙呼吸運動、天窗Z向彎曲較大IX35一階扭轉模態(tài)IX35一階彎曲模態(tài)4.車身局部模態(tài)4.1局部模態(tài)帶來的振動噪聲問題板結構振動對車內的聲輻射局部結構模態(tài)與聲腔模態(tài)的耦合機艙局部模態(tài)與發(fā)動機怠速激勵頻率耦合4.2車身局部模態(tài)的控制方法提高剛度或增加頻率阻尼處理（如粘貼阻尼膠、補強膠等）布置動態(tài)吸振器改變質量分布音響位置的補強膠前車門整體結構外蒙皮上的阻尼膠5.車身靈敏度5.1車身原點動剛度車身與發(fā)動機懸置、車身與副車架、車身與前后懸架、排氣系統(tǒng)車身側掛鉤處、后橋拉桿與車身連接處、懸架與副車架連接處原點動剛度。車身接附點原點動剛度目標值：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發(fā)動機左懸置C201發(fā)動機左懸置與車身側原點動剛度5.2聲振傳函（NTF）X向Y向Z向懸置、副車架、懸架、控制臂、阻尼器、排氣吊耳車身側接附NTF目標值：懸置、懸架、副車架≦55dB/N，排氣系統(tǒng)、后副車架橫拉桿縱拉桿≦60dB/NC201發(fā)動機左懸置與