汽车车身强度和振动分析

汽车行驶在路面上，由于路面激励输入，车身会产生弯曲变形和扭转变形。如果车身刚度不足，其变形就大，这不仅会带来NVH问题，还会带来异响。模态是取决于刚度的，统计数据表明，车身模态频率越高，其产生异响的概率就越低，主观打分越高，如图8-13所示。

白车身的刚度是汽车整体刚度的基础，其刚度对异响控制非常重要。白车身的整体刚度取决于其框架刚度以及梁连接点的刚度。关于车身的整体刚度和模态分析，请参阅第二章“车身整体结构振动控制”。

图8-13 车身模态频率与主观打分的关系

白车身门框变形是影响车身异响的主要因素之一。路面激励使车身变形，变形量取决于车身框架的刚度，即连接点的刚度和车身梁的刚度。图8-14为一个白车身的侧视图。图上画出了前后车门框的四根对角线，分别为L₁、L₂、L₃和L₄。

与测量或者计算车身的扭转刚度一样，确立边界条件和施载位置并施加扭转力矩，测量车身门框对角线的位移，并与没有加载的位移比较，就可以得到变形量。门框的变形量（δ_D）定义为：

图8-14 车身门框以及四根对角线

式中，L为没有加载时门框对角线的长度；L_D为施加扭转力矩后的门框对角线的长度。

门框变形量体现了车身变形量。门框的变形量大，表明车身的变形量也大，汽车运动时，车身和车门容易出现干涩和碰撞。图8-15给出了5辆车车身门框的变形量值。一般情况下，车身门框的变形量应该小于0.03。通过控制车门对角线的变形量来控制门框变形。(www.xing528.com)

图8-15 5辆车车身门框的变形量

车门的刚度和模态也很重要。高刚度和高模态的门框可以降低关门带来的车门振动、车门对角线的变形、车门板的声辐射以及与车身碰撞时产生的异响。测量车门模态时，应在门框架周边布置加速度传感器。图8-16为一个车门的第一阶弯曲模态和第一阶扭转模态振型。图8-17给出了一些车的白车门的弯曲模态值，一般在50Hz左右。图8-18给出了一些车的白车门的扭转模态值，一般在60Hz左右。

图8-16 一个白车门的第一阶弯曲模态和第一阶扭转模态

图8-17 一些白车门弯曲模态值

图8-18 一些白车门的扭转模态值