模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法
【专利摘要】一种模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法，其技术要点是，包括以下步骤：1）在需要测试的汽车TB左右两侧的车身框架结构刚度较高的位置上对称设置若干个轮廓点；2）在车体右侧与防火墙结合处的前纵梁下端刚度较大的位置通过多点激励多点响应法施加激励，得到频率和加速度Z向幅值曲线，模态振型结果；3）处理上述曲线将左右两侧加速度幅值平均曲线相加或相减后取平均值，分别得到合成加速度均值曲线和差值加速度均值曲线；4）结合模态振型结果，当合成加速度均值曲线和差值加速度均值曲线同时出现峰值时，识别出相应的模态。解决了现有TB模态试验中扭转和弯曲模态在众多模态振型中难以准确识别的问题。提高了模态判定的效率和准确度。
【专利说明】模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及Trimmed Body参数检测领域，尤其涉及白车身的模态参数识别方法， 具体地说是一种模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法。
【背景技术】
[0002] NVH，即噪声、振动与声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness)的英文缩写。是 衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。目前，汽 车乘坐的舒适性和安全性越来越受到人们的重视，而汽车NVH性能的控制在整车开发过程 中日益重要，提高汽车的NVH性能可提升产品的市场竞争力。模态分析是NVH性能的基础， 车身模态分析目前划分为几个层次：零部件模态、白车身模态、Trimmed Body (以下称简称 TB)模态和整车模态(含发动机)，随着这些层次的逐步提高，分析涵盖的范围越来越广，难 度也越来越大。
[0003] TB即将整车从软连接处(如弹簧、衬套等）断开，去除动力总成和底盘系统后剩下 的部分，主要包括白车身、门盖系统、座椅系统、内饰系统、转向系统、副车架和电子电器件 等，能够较好的反应整车状态下的车身状况。白车身模态性能是研究车身结构NVH性能最 简单的方法之一，TB的模态性能可直接反映整车的动态性能，特别是前几阶模态频率的高 低直接影响到整车的NVH性能。通过研究TB模态性能，不仅可以了解汽车结构在路面上的 共振频率，还能够用于各种工况激励下的声振传递函数以及舒适性研究，同时对NVH目标 分解和设定有着非常关键的作用，会直接影响到后期的项目规划，因此与白车身模态性能 相比更有意义。目前在模态试验中大多采用LMS模态测试设备，该测试设备采用的试验模 态法是以测试频响函数矩阵为基础，根据测试的频响函数矩阵公式或其等效时域脉冲响应 函数，用最小二乘复指数法来估计模态参数。在汽车系统的NVH目标分解和设定阶段，需 要对TB进行模态试验，得到其一阶弯曲和扭转模态的频率值，才能进一步设定下一系统的 NVH目标值。但TB的弯曲和扭转模态频率值在众多的模态振型中难以识别，有的耦合现象 比较严重，有的则非常相似，可能将弯曲模态频率值定义为其它频率值，从而造成误认，若 发生在NVH目标分解和设定阶段，会造成相当严重的后果。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法，从根本上 解决了现有TB模态试验中一阶扭转和弯曲模态在众多模态振型中难以准确识别的问题。 并且提高了模态判定的效率和准确度。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：该模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法，其 技术要点是，包括以下步骤： 1) 在需要测试的汽车TB左右两侧的车身框架结构刚度较高的位置上对称设置若干个 轮廓点； 2) 在车体右侧与防火墙结合处的前纵梁下端刚度较大的位置通过多点激励多点响应 法施加激励，得到频率和加速度Z向幅值曲线，模态振型结果； 3) 处理上述曲线将左右两侧加速度幅值平均曲线相加或相减后取平均值，分别得到合 成加速度均值曲线和差值加速度均值曲线； 4) 结合模态振型结果，当合成加速度均值曲线和差值加速度均值曲线同时出现峰值 时，识别出相应的模态。
[0006] 优选的，对于两厢车，所述轮廓点左右两侧车身各设置12个，对于右侧车身，车身 前纵梁与水箱右立柱结合处设置点1，水箱右立柱上端设置点2,顶棚前端、前风挡上端和 车身侧围外板的结合处为点3,点3设置在侧围外板上，前风挡下端和前翼子板结合处设置 点4,点4设置在翼子板上，A柱下侧前车门下端靠近前翼子板处设置点5, B柱上端与顶棚 24结合处设置点6，B柱29下端与门槛结合处设置点7,点6和点7分别设置在B柱上的侧 围外板区域上部和下部，C柱与后车门的后角结合处设置点8, C柱与顶棚后端结合处设置 点9,点8和点9分别设置在C柱上的侧围外板区域前部和后部，C柱下端与车身侧围外板 26尾部结合处设置点10,后车门下端靠近车身侧围外板后部处设置点11，后纵梁与后围板 结合处设置点12,点10和点11位于侧围外板上，点10、点11和点12设置在车身后端。
[0007] 所述步骤2)中采用LMS SCADAS 310系统采集数据。
[0008] 所述步骤2)中频率、加速度Z向幅值曲线由LMS Test. Lab分析得到。
[0009] 本发明具有的优点及积极的技术效果是：在汽车TB模态试验中，分别在其左右两 侧对称设置若干代表车身结构的轮廓点，通过在右侧与防火墙结合处的前纵梁下端刚度较 大的位置施加激励，得到这些点的加速度Z向幅值曲线，经处理后得到合成加速度均值曲 线和差值加速度均值曲线。结合试验得到的模态振型结果，对合成加速度均值曲线和差值 加速度均值曲线进行分析，作为模态振型试验结果的辅助检测手段，便可直观准确地找到 该TB -阶弯曲和扭转模态的频率值。并且可在局部模态较多、扭转模态和弯曲模态耦合比 较严重的情况下判断主要模态，提高判断的准确性和检测的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是两厢车TB的其中一侧取点位置示意图。
[0011] 图2是图1的车身结构示意图。
[0012] 图3是经处理后得到的合成加速度均值曲线和差值加速度均值曲线示意图。
[0013] 附图标记说明：1-12为在TB右侧的取点、20防火墙、21前纵梁、22水箱右立柱、 23A柱、24顶棚、25前风挡、26车身侧围外板、27前翼子板、28前车门、29B柱、30门槛、31C 柱、32后车门、33后纵梁、34后围板。
【具体实施方式】
[0014] 以下结合图广3,通过具体实施例详细说明本发明的内容。
[0015] 1)选点位置： 如图1所示，在汽车TB左右两侧对称选取12个代表车身结构的轮廓点，这些点应在车 身框架结构刚度较大的位置，相应的车身结构如图2所示。为了便于查看，仅显示白车身和 门盖系统状态下的取点示意图。在车身前端取点1和点2,点1为车身前纵梁21与水箱右 立柱22结合处，点2为水箱右立柱22上端；在A柱23上中下各取点3、点4和点5,点3为 顶棚24前端、前风挡25上端和车身侧围外板26的结合处，点4为前风挡25下端和前翼子 板27结合处，点3和点4分别位于侧围外板26和前翼子板27上，点5为A柱23下侧前车 门28下端靠近前翼子板27处；在B柱29上的侧围外板26区域上下各取点6和点7,点6 为B柱29上端与顶棚24结合处，点7为B柱29下端与门槛30结合处；在C柱31上的侧 围外板26区域前后取点8和点9,点8为C柱31与后车门32的后角结合处，点9为C柱31 与顶棚24后端结合处；在车身后端取点10、点11和点12,点10为C柱31下端与车身侧围 外板26尾部结合处，点11为后车门32下端靠近车身侧围外板26后部处，并且点10和点 11位于侧围外板26上，点12位于后纵梁33与后围板34结合处。
[0016] 2)采集系统及检测环境： 采用11^304043 310多功能数据采集系统和11^1'^丨.1^13软件，在右侧与防火墙20 结合处的前纵梁21下端刚度较大的位置通过多点激励多点响应法（ΜΙΜΟ)施加激励。试验 过程中采用模态置信准则（以下简称MAC)和模态复杂性进行模态参数辨识结果验证。MAC 要求描述同一模态的两个向量，其MAC值应当接近于1 ;描述不同模态的两个向量之MAC值 一般应< 10% ;模态复杂性要求模态相位共线性的数值要接近1，平均相位偏移低于15°。 3)结果分析： 试验模态结果如下表所示，该结果的测定方法属于现有技术范畴，不再详细陈述。
[0017] 表1试验模态结果
【权利要求】
1. 一种模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 在需要测试的汽车TB左右两侧的车身框架结构刚度较高的位置上对称设置若干个 轮廓点； 2) 在车体右侧与防火墙结合处的前纵梁下端刚度较大的位置通过多点激励多点响应 法施加激励，得到频率和加速度Z向幅值曲线，模态振型结果； 3) 处理上述曲线将左右两侧加速度幅值平均曲线相加或相减后取平均值，分别得到合 成加速度均值曲线和差值加速度均值曲线； 4) 结合模态振型结果，当合成加速度均值曲线和差值加速度均值曲线同时出现峰值 时，识别出相应的模态。
2. 根据权利要求1所述的模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法，其特征在于： 所述轮廓点左右两侧车身各设置12个，对于右侧车身，车身前纵梁（21)与水箱右立柱（22) 结合处设置点（1)，水箱右立柱（22)上端设置点（2)，顶棚（24)前端、前风挡（25)上端和车 身侧围外板（26)的结合处为点（3)，点（3)设置在侧围外板（26)上，前风挡（25)下端和前 翼子板（27)结合处设置点（4)，点（4)设置在翼子板（27)上，A柱（23)下侧前车门（28)下 端靠近前翼子板（27 )处设置点（5 )，B柱（29 )上端与顶棚（24 )结合处设置点（6 )，B柱（29 ) 下端与门槛（30)结合处设置点（7)，点（6)和点（7)分别设置在B柱（29)上的侧围外板（26) 区域上部和下部，C柱（31)与后车门（32)的后角结合处设置点（8)，C柱（31)与顶棚（24) 后端结合处设置点（9)，点（8)和点（9)分别设置在C柱（31)上的侧围外板（26)区域前部 和后部，C柱（31)下端与车身侧围外板26尾部结合处设置点（10)，后车门（32)下端靠近 车身侧围外板（26)后部处设置点（11)，后纵梁（33)与后围板（34)结合处设置点（12)，点 (10 )和点（11)位于侧围外板（26 )上，点（10 )、点（11)和点（12 )设置在车身后端。
3. 根据权利要求1或2所述的模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法，其特征在 于：所述步骤2)中采用LMS SCADAS 310系统采集数据。
4. 根据权利要求3所述的模态试验中扭转模态和弯曲模态的识别方法，其特征在于： 所述步骤2)中频率、加速度Z向幅值曲线由LMS Test. Lab分析得到。
【文档编号】G01M17/007GK104266844SQ201410486539
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】蓝浩伦, 李飞, 乔鑫, 孔繁华, 邓坤, 张晓维 申请人:华晨汽车集团控股有限公司