汽车NVH性能开发-模态分析及识别方法

车身的模态分析可以分几个阶段进行，主要取决于车身数据的详细程度。

1.简易梁单元模型

在概念设计阶段，只有车身的主体框架和主要断面数据。利用这些数据可以搭建简单的梁单元模型，并进行简单的模态和刚度分析。如图8.3.1所示为简易梁单元模型，主要由车身主体框架和顶盖、前风窗玻璃、地板、侧围等几部分构成。

图8.3.1 车身梁单元模型

搭建车身简易梁单元模型最大的难点在于各接头部位的刚度设定。如图8.3.2所示为车身各接头部位及主断面划分。

图8.3.2 车身各接头部位及主断面划分

上图中各接头的刚度主要来自于数据库。通过大量的标杆车或基础车计算、积累，丰富的数据库可以为新产品开发提供支持。

2.详细模型

正式的车身数据发布以后，就可以搭建详细的有限元模型。模型中包括各部分的板件、连接方式（如点焊、缝焊、铆钉、螺栓、粘胶等）、材料特性（如板厚、弹性模量、泊松比、密度等）。如图8.3.3所示为详细的车身有限元模型。

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图8.3.3 车身有限元模型

利用详细的车身有限元模型可以进行模态分析。重点关注车身的垂向弯曲、横向弯曲、扭转、局部等模态。表8.3.1为车身模态的计算结果。图中还列出了梁单元模型的计算结果，以及二者的对比。

表8.3.1 白车身模态计算结果

白车身模态识别存在一定的难度，缺少经验的人很难识别出正确的弯曲、扭转模态。有一种类似于实验测试的方法可以辅助车身模态识别，称为26点模态识别法。

图8.3.4中为涵盖车身主体框架结构的26个点，选择这26个点为输出点，激励点为左、右纵梁的最前端和最后端节点。分别输入同相和反相激励，以激发车身的弯曲和扭转模态。计算结果如图8.3.5所示。

图8.3.4 26点模态识别法

结果曲线中的峰值代表模态。借助这些曲线和峰值，就可以很容易识别出车身的弯曲和扭转模态。

随着车身数据的不断完善，最终还可以搭建出内饰模型（Trimmed Bode，简称TB）和整车模型。利用这两种模型也可以进行车身的模态分析。

TB模型或者整车模型是在白车身基础上增加内饰、底盘等部件。随着重量的增加，车身的模态会下降，具体下降多少，取决于增加部分的刚度和质量。表8.3.2为白车身与TB车身的一阶弯曲模态对比。从白车身到TB车身，模态大约降低10～20Hz。