文档介绍：基于的车身模态有限元分析及试验验证
王永利赵永宏周文超
一汽技术中心

摘要:车身模态分析就是研究车身振动特性的主要方法,其具体研究方式可分为试验模态分析和有限元模态分析两种方法。
基于有限元方法的模态分析,由于在建模过程中引进了一系列人为假设,因而导致了计算结果存在误差。而试验模态分析是
建立在试验基础上,所得到的动态特征参数则比较真实地反映了物理模型的的动力学特性。本文分别用两种方法对乘用车白
车身的模态进行分析计算,并对两种方法计算的结果进行对比验证。进而为模态灵敏度分析、模态修正以及 FEM 校正等工
作奠定了基础。
关键词: 白车身模态分析试验模态有限元模态模态验证

车辆在行驶过程中,车身结构在各种振动源的激励下会产生振动,如发动机运转、路面不平以及高速
行驶时风力引起的振动等。如果这些振源的激励接近车身整体或局部的固有频率,便会发生共振现象,产
生剧烈振动和噪声,甚至造成结构破坏,为提高汽车的安全性、舒适性和可靠性,就必须对车身的振动特
性进行分析,通过结构设计避免开各种振源的激励频率。
车身的模态分析技术就是解决车身振动问题最有效、最经济的方法。车身的模态分析技术分为有限元
模态分析和试验模态分析。这两个方面的运用和发展相辅相成,能有效车身结构的振动问题。特别是计算
机技术的高速发展,有限元分析技术成熟的应用,在车身概念设计间段就可以对车身的振动特性进行详细
的分析预测,对结构的设计更改提供可靠的数据,这样大大缩短了汽车的开发周期,降低开发成本。
有限元模型的建立,在边界条件的处理及力学模型的简化上,往往与实际结构相差较大,这样便会导
致有限元模型的计算结果不可靠,失去实用价值。用试验模态分析的模态参数对有限元模态分析的结果进
行验证并修正有限元模型,使其更能符合实际从而提高有限元分析的精度。
本文对乘用车白车身的模态首先进行有限元分析,然后对对白车身样车进行试验模态分析,用试验模
态参数对有限元模型计算结果进行对比分析验证。

乘用车白车身有限元模型(见图 1),白车身不包括前后风挡玻璃,共有 130 个零部件,共划分 205124
个壳单元单元,213213 个节点,各个部件间焊点用刚性单元模拟,有限元模型质量为。用有限元
分析软件 NASTRAN 计算白车身的前 5 阶自由模态(见表 1)。

图 1 白车身有限元模型
表 1 白车身模态有限元计算结果

阶数频率(Hz) 振型描述备注
1 左右摆动图
2 扭转图

3 前端扭摆图
4 弯曲图
弯曲图
5

图 Mode1 f= 左右摆动图 Mode2 f= 扭转

图 Mode3 f= 前端扭摆图 Mode4 f= 弯曲

图 Mode6 f= 弯曲