文档介绍：基于 LMS 的顶棚模态试验分析
邵德刚周鋐
同济大学汽车学院
【摘要】本文介绍了顶棚在实车状况下的试验模态分析方法,采用了悬挂激振器而车辆接地的单向激振方式,
利用比利时 LMS 公司模态测试系统和分析软件求得其前十阶模态频率及振型,并与优化其结构刚度后的模态试验
结果进行比较,实现了模态频率的移频以及振动幅度的削弱,为顶棚结构改进,避开发动机振动频率及声学模态
频率以减少振动噪声提供了直观依据。
【关键词】车辆顶棚模态试验结构优化振动噪声控制
1 0B前言
随着经济水平的提高和交通路况的改善,家用车越来越普及起来,车市上的新车型也层出不穷,如何
提高乘车舒适性以提高市场竞争力已成为商家必须要面对的一大问题。对车身和各主要板件进行模态分析
即可得出车身各结构的固有频率,从而找出薄弱位置或与其它激振源的激励频率相耦合的频段,利用改进
结构、增强局部刚度等方法以提高汽车的乘坐舒适性以及安全性和可靠性。
车辆的顶棚由于刚度较低容易产生低频振动与发动机的二阶振动相耦合,同时由于顶棚有着较大的声
辐射面积,是车内噪声的主要贡献源之一,故有必要对顶棚进行模态试验以确定其各模态参数,为避免因
共振造成车内恼人噪声提供参考依据。
本文将通过采用 LMS 公司的模态测试系统对国产某 SUV 车的顶棚进行模态试验分析,确定其模态频
率和振型;然后对顶棚采取增加刚度措施后进行模态对比试验,以考量增强顶棚刚度对模态参数的影响,
为优化顶棚提供参考和依据。
2 1B试验系统和仪器设备
试验的激励采用电磁激振器与功率放大器,输入信号为随机信号;用力传感器和加速度传感器采取信
号;数据采集用LMS的智能信号发生与数据采集系统;模态分析和处理系统用的是LMS公司的模态分析软
。
支承方式
一般试件模态试验为使结构出现固有频率接近为零的刚体模态大都采用的是试件自由支承(用橡皮
绳、空气弹簧和泡沫塑料等将试件自由地悬挂或支承在空中)的方式。而本试验根据车辆顶棚的实际状况,
采用了激振器用橡皮绳自由悬吊而车辆直接安置于地上的方法,同时使胎压充足,保证车辆与地面的近似
刚性联结。~。顶棚模
态试验系统图如下图1所示。
图1 顶棚模态试验测试系统
激振位置及测点布置
:
理想的位置是刚度较大而又能激出所有模态的地方,注意避开节点,因为激振在节点上,任何模态也
激不出来。根据顶棚的情况,本试验采取单点激振多点拾振的试验方法,在顶棚中部较硬的位置加单个的
Z 方向激振器。
:
测点的布置主要遵循了以下几点:反映顶棚的基本外形和特征,测点关于顶棚左右对称,并尽量避开
节点。,具体的三维测试模型如图2所示。

为减少泄漏,激振源信号及采得信号均进行加窗处理。同时试验前检查了各测点的相干函数值。相干
函数显示的是频响函数各次平均的一致性程度,为保证响应信号和激励信号之间的相干性,确定所接受信
号的可信性,~。
下图3为