汽车白车身模态试验与结果分析汽车白车身模态试验与结....pdf

汽车白车身模态试验与结果分析

1222
李磊应怀樵董书伟张占一
（1东北大学机械与自动化学院沈阳1100042北京东方振动与噪声技术研究所北京100085）

摘要试验模态分析已经成为当今结构动态分析的一个主要技术。为了得到不同结构形式汽车白车
身的模态动态响应参数，对各种结构形式的白车身做了一系列的模态试验。文章介绍了白车身模态试验的
试验方案以及过程，并对测试结果进行了分析。
关键词：白车身，模态试验，锤击法，参数识别

ModalTestandResultAnalysisforBodyinWhite
LiLei1YingHuaiqiao2DongShuwei2ZhangZhanyi1
1.SchoolofMechanicalEngineering&Automation,NortheasternUniversityShenyang110004
2.BeijingOrientInstituteofNoise&VibrationBeijing10008

AbstractExperimentalModalAnalysis(EMA)iscurrentlyoneofthekeytechnologiesin
structuraldynamicsanalysis.Aseriesofmodaltestswasperformedonseveralcarbodiesinwhite,
withasobjectivethedetailedidentificationofthemodesresponsibleforthedynamic
characteristics.Thispaperdescribesthetestplans,proceduresandanalyzesresultsofthevehicle
structuretestforthebodiesinwhite,whichwereexcitedbyimpacthammer。
KeyWords:bodyinwhite,modeexperiment,hammerexcitation,parametersestimation

0介绍用。

在现代汽车的设计开发过程中，车身设计的
1相关理论
合理性，对汽车可靠性、安全性、动力响应特性
都有很直接的影响。作为一个弹性系统，车身在
外界的时变激励作用下将产生振动。当外界激振1.1模态分析原理
频率与系统固有频率接近时，将产生共振。汽车一般结构系统可离散为一种具有N个自由度的
[1]
NVH（Noise,Vibration,Harshness）性能已经越线弹性系统，其运动微分方程为：
[]{}+[]{}+[]{}={}
来越受开发设计人员的重视。M&x&Cx&Kxf(t)（1）
为了使汽车有较好的NVH性能，在设计中，方程（1）经拉氏变换，可得：
常采用有限元分析方法计算结构系统的动态特
2
性，但是汽车结构复杂，建立有限元模型时，边(p[]M+p[][]C+K){}x()p={}f()p（2）
界条件的处理及力学模型的简化上，往往与实际
传递函数可表示为：
结构有较大差异，这就需要通过模态试验得到模
−1
态参数，并对有限元模型进行修正，使其更符合H()p=()p2[]M+p[][]C+K（3）
实际，从而优化设计结构，达到预定的要求。
[M]—质量矩阵，实对称矩阵，正定；[C]—阻
试验模态分析（）已经成为当今结构
EMA尼矩阵，实对称矩阵，半正定；[K]—刚度矩阵，
动态分析的一个主要技术，并且已经被广泛地应
实对称矩阵，正定或半正定。

PolyLSCF具有很强的抗噪声干扰能力，更
令p=jω，振动系统的频响函数矩阵为：
改系统的误差容限，可以很方便的识别出系统

−1的虚假模态，对大阻尼、密集模态具有很强的
[]H()ω=()−ω2[][][]M+jωC+K（4）
识别能力，运算速度也较ERA更快。
对于线性系统，多自由度系统的频响函数是

多个单自由度系统频响函数的线性组合。要确定2测试方案与试验过程

全部模态参数ωr、ξ、{Фr}，实际上只要测量频

率响应函数矩阵的一行或一列就够了。2.1测试方案

对系统i点进行激励并在j点测响应，可得由模态分析原理可知，只要测量频率响应函
数的一行或一列就可以识别出模态矢量和极点
传递函数矩阵中第i行j列元素为：位置并进而得到所有模态参数。试验中采用了单
点激励，多点响应（相当于测量频响函数的一行）
nφφ
()ω=rirj（）
Hij∑24的测试方法：
r=1−ωM+jωC+K
rrr1）采用北京东方所弹性聚能力锤进行激励，
力传感器6T，锤头采用橡胶头，经测定，力信
号的能量主要集中在中低频段内，能够满足试验
1.2ERA&PolyLSCF模态分析方法简介
需要；