汽车车身振动与噪声控制

车身整体结构振动控制是指从车身框架设计角度来控制车身的刚度和模态，使得整车有良好的噪声和振动控制性能。主要研究内容包括：

□车身整体刚度控制

□车身整体模态识别

□车身整体模态控制

1.车身整体刚度控制

车身刚度是车身的基础。刚度不足不仅会带来NVH问题，如整车抖动、车内轰鸣、异响等，而且还会带来安全、可靠性等方面的问题。车身刚度的研究包括车身刚度的测量与分析和车身刚度的控制。

刚度分为弯曲刚度和扭转刚度。弯曲刚度指车身在外力的作用下抵抗弯曲变形的能力。将前减振器和后减振器与车身连接的点约束，在前座椅的后安装点附件施加集中力。施加的力除以最大变形便得到了车身的弯曲刚度。

当施加在汽车两边的载荷不同时，车身受到扭转，产生扭转变形。扭转刚度指车身抵抗扭转变形的能力。将后减振器与车身的连接点约束，在前减振器与车身连接点处施加扭转力矩。扭转力矩除以扭转角便得到了车身的扭转刚度。

采用上述边界条件和施力方式，用测试法和CAE法来分析车身弯曲刚度和扭转刚度，即可得到测试值和分析值。

影响车身刚度的因素有整体框架的布局、梁的截面特征和连接头的刚度。整体布置是指纵梁、横梁和立柱的布置方式，它们必须形成封闭形状，才可能使整体刚度分布均匀。梁本身的刚度取决于梁的截面，弯曲刚度取决于截面的惯性矩，而扭转刚度则取决于截面的极惯性矩。封闭截面比开口截面的惯性矩和极惯性矩大许多，因此截面尽可能设计成封闭形状。连接头的刚度是指梁、柱等连在一起时的局部刚度。

只有车身框架布置合理、截面刚度高和连接头的刚度高，车身框架的刚度才会高。在分析车身刚度时，必须同时考虑这三个因素的影响。

2.车身整体模态识别(www.xing528.com)

车身模态识别是指通过测试或分析来得到车身的模态频率、模态振型，并确定影响模态特征的因素。车身模态中最重要的是第一阶弯曲模态和第一阶扭转模态。

在车身的特征点上布置一些加速度传感器，用激振器激励车身刚度大的部位（如悬架与车身的连接点），测量到激励和响应信号。经过信号处理，得到输入和输出的传递函数，就可以从中提取模态参数。车身模态分析通常是用有限元法来完成的。将车身划分成许多有限的网格后，确定施加力的点和响应点。通过计算得到加速度和力响应，然后得到传递函数和模态参数。

在车身测试和分析中，白车身最重要，因为它是最基础的结构。由于增加了玻璃、座椅、车门等结构，车身的质量增加，同时车身的刚度也发生了变化。一般情况下，内饰车身的弯曲模态比白车身低很多。闭合件使内饰车身的刚度有所提升，尽管内饰车身的弯曲模态频率比白车身低，但降低量没有弯曲模态频率那么多。白车身、内饰车身和整车车身的模态频率之间存在着一定的关系。确定了白车身的模态频率后，可以大致推断出内饰车身和整车车身的模态频率。

模态识别还包括确定主要模态的节点。外部系统的集中质量要尽可能布置在车身模态节点上，这样它们对车身模态影响最小或者输入最小。

3.车身整体模态控制

车身模态控制是使系统与激励之间解耦、相邻系统的模态解耦，并制定模态表，得到控制车身模态的方法。车身整体模态控制可以从三方面进行：第一是分析车身各系统的模态频率和激励，使各相关联系统之间解耦以及与激励频率分离；第二是制定完善的模态目标表；第三是通过调整刚度、质量和结构分布实现模态分离并抑制噪声与振动。

模态控制的首要任务是确定相关联系统以及它们之间的耦合情况，即确定模态分离和解耦原则。车身模态解耦原则包括三方面：车身整体模态频率与外界激励频率解耦，车身整体模态与相连接系统的模态解耦，车身整体模态与局部模态解耦。

模态控制的第二个任务是制定模态分布表。在模态解耦原则的基础上，确定激励频率、整车车身的频率以及相关联系统的频率，然后就可以制定模态表来规划各个系统的模态频率，并指导产品NVH开发。

车身模态规划表有三个。第一个是整车模态规划表，它是将车身与其他系统的模态频率画在一张表内，其目的是使汽车各个系统的模态解耦，并且避开怠速激励频率。当整车模态规划表确定后，就确定了各个系统的模态目标，它们的开发可以相对独立。第二个是车身模态规划表，它将整车车身的模态与车身上各个部件的模态放在一起。其目的是使整车模态频率与车身局部模态频率分离，以及与激励频率分离。第三个是激励频率与车身模态表或图，它将车身整体模态频率和激励源频率放在一张表内或绘制在一张图上，可以清晰地看到激励的频率、转速、阶次等关系。第三张表和第二张表可以结合使用，能快捷地找到车身模态频率与激励的关系，以便诊断问题。

模态控制的第三个任务是通过修改结构来实现车身模态分离与控制。车身的整体模态主要与车身的刚度和质量分布有关，因此改变车身模态也就是从这两方面入手。另外，与车身相连接的某些系统可以视为车身的动态吸振器，来调节某些模态的响应。车身整体第一阶弯曲模态和第一阶扭转模态的频率应尽可能高，并远离主要激励源的频率；如果车身模态频率与激励频率出现不可避免的重合，则应使激励尽可能靠近模态节点。