某皮卡白车身模态分析

张永栋

（广东交通职业技术学院，广东 广州 510650）

某皮卡白车身模态分析

张永栋

（广东交通职业技术学院，广东 广州 510650）

白车身模态参数是影响驾驶舒适性的重要指标，同时低阶弹性模态也反映了车身整体刚度性能。本文以某款皮卡白车身为对象，进行模态分析，以期获得白车身的200HZ以下模态的模态参数皮卡白车身的动态振动特性为避开共振频率，进行合理的结构设计提供依据。

白车身；模态分析；动态特性

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

前言

白车身模态参数是影响驾驶舒适性的重要指标，同时低阶弹性模态也反映了车身整体刚度性能。汽车车型的发展和更新在很大程度上取决于车身结构设计，而车身的结构性能对整车环保、节能及舒适及安全性起着重要作用。车身受激励后的动态特性是汽车车身结构设计过程中需要考虑的首要问题。白车身模态试验可以直接对白车身进行全面测试与分析，获得结构的动态特性，并根据得出的车身模态参数，进行结构改进从而解决产品在使用过程中的振动、噪声、疲劳等实际问题[1]。目前，反映汽车车身动态特性的设计分析，仍然以实车身试验为主、计算机模拟分析为辅。本文以某款皮卡白车身为对象，进行模态分析，以期获得白车身的200HZ以下模态的模态参数皮卡白车身的动态振动特性为避开共振频率，进行合理的结构设计提供依据。

1、皮卡白车身模态实验

实验之前，首先建立车身的几何线框模型来确定测试点分布以及采集处理模态参数。根据测点分布、振型节点等因素，参考车身结构及测点位置关系，建立138个测点的线框几何模型，如图1所示。

实验采用单点激振法进行白车身模态实验。实验对象为某型型皮卡白车身，白车身包括了翼子板、保险杠和机舱盖等关键部件，车身物理模型如图2所示。实验测量分析系统由车身激振系统、振动响应采集系统、车身模态分析及数据处理系统三大部分组成。车身采用橡皮绳悬吊，通过选择橡皮绳柔软度使悬吊频率不大于2HZ，近似模拟自由状态。

实验以研究200Hz以下的低频模态为主，因此激振信号采用猝发随机信号（burst random）。信号采集系统要完整地保留了原始信号中的信息，设置采样频率为500Hz，分析频率为195Hz，采样频率为分析频率的2.56倍以满足工程采样定律的要求，采样时间约为120 秒。

2、实验结果及模态分析

白车身设计主要关注 0～100Hz频率范围，故在此范围内计算相应的传递函数，获取各阶固有频率和振型。通过对各个测点在x、y和z向的加速度进行测试，完成各个测点到激励点的传递函数的计算，然后采用传递函数的集总平均进行模态定阶，分析所得的模态参数如表1所示。

表1 白车身100Hz以下主要模态参数表

实验测得前10阶（100Hz以下）模态振型描述如表2，模态振型如图3所示。

表2 征服者I 型白车身前10阶模态振型描述

3、结论

通过实验对某轿车白车身进行试验模态分析，得出如下结论：

（1）白车身一阶扭转模态中，机舱盖横摆振幅较大，其中又以A柱附近相对变形幅度最大，说明此处的连接刚度较弱。由于该频率（27.3HZ）接近怠速时发动机的点火爆发频率（800/30=26.7HZ），易引起怠速时整车的舒适性问题。建议加强A柱及其上下接头的连接刚度。

（2）在第三、第四和第五阶模态以及其余模态振型中，多次出现机舱盖局部模态，且振幅比较大，表明机舱盖刚度弱，需考虑加强，比如机舱盖冲压出加强筋结构、优化机舱盖横梁的布局、截面形状、厚度等。另外，在装配上，机舱盖横梁与钣金件贴合要紧密，否则，不但不能对薄板起到减振降噪作用，反而使支撑梁本身成为一个声源。

（3）对于白车身振动特性，反应整体振动形态的一阶扭转和一阶弯曲模态是两个重要的模态。这两个模态频率如果偏低，则意味着白车身整体刚度偏低。征服者I型皮卡白车身一阶弯曲和一阶扭转频率分别为22.6HZ和27.3HZ，对于其动态振动特性的比较，建议对同类竞争车型白车身结构也做一下实验模态分析，以做出更加合理的评判。

[1] 张建,唐文献,马宝等.某轿车白车身试验模态分析[J].江苏科技大学学报（自然科学版）,2012,26（2）.

[2] 杨英,赵广耀,孟凡亮.某轿车白车身模态分析与试验研究[J].东北大学学报( 自然科学版),2008,29(7).

[3] 千禹平,吴建闭.关于白车身有限元模型实验验证的研究[J].上海汽车,2009,1(1).

[4] 张力.模态分析与实验[M].北京:清华大学出版社,2011.

[5] 曾文.摩托车车架振动分析与结构改进研究[D].广东:华南理工大学,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

张永栋，讲师，就职于广东交通职业技术学院，研究方向车辆节能减排。