某轿车白车身模态分析与优化
轿车白车身模态分析和局部刚度优化方法研究
模态坐标来代替物理坐标 , 使坐标耦合的微分方程解
耦为各个坐标独立的微分方程组 , 从而求出系统的各
阶模态参数 。对于无阻尼自由振动系统 , 阻尼和激励
沿纵向弯曲
5
53156
沿纵向弯曲 ,后窗局部变形
6
ห้องสมุดไป่ตู้56177
后部变形 ,后窗处较明显
有限元模态分析部分振型图 , 如图 2 示 。
2 有限元模态分析 根据某轿车白车身总成与零件的装配关系建立白
图 2 模态分析振型图 Fig1 2 Mode shapes for modal analysis
1 34 公 路 交 通 科 技 第 27 卷
模态分析来获得[1 ] 。 本文以某轿车白车身为研究对象 , 建立白车身有
限元模型 , 采用有限元模态分析和试验模态分析 , 对 其结果进行对比研究 。从振动 、强度角度考虑 , 分析 了该白车身所承受内外激励的影响 。并根据应变模态 的局域性特点 , 提出利用模态应变能分布优化车身结 构局部刚度的方法 。
21 Research Institute of Highway , Ministry of Transport , Beijing 100088 , China ; 31 Chery Automobile Co1 , Ltd1 , Wuhu Anhui 241009 , China)
Abstract : Using preprocessing software Hypermesh and FEA software MSC1Nastran , the detailed finite element model of car bodyΟinΟwhite (BIW) was established based on the theory of finite element1 Finite element modal analysis and experimental modal analysis were conducted to get the modal parameters of BIW , including natural frequencies and corresponding mode shapes respectively1 With comparison of the result of the simulation with that of test , the validity of the FEA model was verified1 From the view of vibration and strength , the impact of internal and external incentives on the BIW was analyzed1 According to strain mode local characteristics , a new method to determine the position where the maximum elastic deformation takes place by using the strain energy distribution of the vibration modes of different orders was therefore proposed1 The method can be used to improve the local rigidity of BIW1 The result shows that this method is reasonable and practical for the car body design1 Key words : automobile engineering ; modal analysis ; modal strain energy ; bodyΟinΟwhite ; local rigidity
基于有限元的白车身模态刚度CAE分析及其优化
摘要汽车工业发展到今天，汽车车身已成为影响其各种性能的最大组成部分之一，特别是轿车车身，它在很大程度上决定了汽车的商品价值和销售市场。
近几十年来，人们对汽车的安全性、舒适性、经济性、可靠性和耐久性的要求越来越高；由于能源的紧缺和激烈的汽车市场竞争，又迫使汽车要实现轻量化并尽可能降低成本，因而引发材料工程与制造业巨大的变化，并促使设计理念和设计方法不断改进。
有限元法是关于连续体的一种离散化的数值计算方法，亦即在力学模型上近似的数值方法，它在车身结构分析中发挥着重要的作用。
本论文利用先进的CAE技术，以某轿车白车身为主要研究对象，在Hyperworks软件下，建立了轿车白车身详细有限元模型，进行白车身自由模态分析、扭转工况和弯曲工况下的白车身刚度分析，以检测白车身是否满足基本的模态刚度要求。
并利用CAE 软件进行白车身钣金件的优化，以达到轻量化的目的，提高白车身的经济性和安全性，满足市场需求。
关键词：白车身模态刚度Hyperworks 优化备注：因要遵循公司保密条约，本论文数据已处理。
Modal and Stiffness Analysis and OPtimizationon Body-in-whiteof Car Based on Finite Element MethodAbstractAutomobile industry development today, the body has become the various properties of the largest part of the car body, in particular, it largely determines the value of the goods and the sale market of automobile. In recent decades, the vehicle safety, comfort, economy, reliability and durability of the increasingly high demand; because of the shortage of energy resources and the car market with intense competition, and forced the car to lighten and reduce costs as much as possible, and thus lead to materials engineering and manufacturing industry tremendous changes, and make the design concept and design method of continuous improvement. The finite element method is a kind of continuum discrete numerical calculation method, the mechanics model to approximate the numerical method,the body-in-whit structure analysis plays an important role.In this paper, the use of advanced CAE technology, to body-in-whit as the main research object, in Hyperworks software, establish the detailed finite element model of body-in-whit, for white body free modal analysis of torsional and bending condition and working condition of BIW stiffness analysis of body-in-whit, to detect whether meet the basic modal stiffness degree requirements. And the use of CAE software for white main body sheet metal parts optimization, has reached the goal of lightening the body-in-whit, improve the economy and safety of, meet market demand.Key words:Body-in-whit Moda Hyperworks Stiffness Optimization目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要. (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2国内外车身CAE技术研究现状 (2)1.3本文的主要内容 (3)第二章有限元法理论 (4)2.1引言 (4)2.2有限单元法和白车身刚度的基本原理 (4)2.2.1有限元和模态分析基本理论 (4)2.2.2白车身扭转刚度基本理论 (5)2.2.3白车身弯曲刚度基本理论 (7)2.2.4白车身门窗开口变形理论 (8)第三章某轿车白车身有限元建模 (9)3.1引言 (9)3.2建模要求 (9)3.2.1网格标准的确定 (9)3.2.2网格质量要求 (9)3.3建模的基本步骤 (10)3.3.1建模原则 (10)3.3.2单元类型的选择 (10)3.3.3连接方式的选择 (10)3.3.4单位制及材料特性 (11)3.2.5模型的装配 (11)第四章轿车白车身模态分析 (13)4.1白车身模态分析的意义 (13)4.2白车身模态分析的基本设置 (13)4.3白车身模态分析结果分析 (13)4.4本章小结. (16)第五章轿车白车身刚度分析 (17)5.1引言 (17)5.2白车身扭转工况分析 (17)5.2.1加载及约束条件 (17)5.2.2白车身扭转刚度结果表达及评价标准 (18)5.2.3轿车白车身扭转刚度数据处理及分析结果 (18)5.3白车身弯曲工况分析 (22)5.3.1加载及约束条件 (22)5.3.2白车身弯曲刚度结果表达及评价标准 (22)5.3.3轿车白车身弯曲刚度数据处理及分析结果 (23)5.4本章小结 (25)第六章轿车白车身优化分析 (26)6.1引言. (26)6.2优化分析的基本原理 (26)6.3优化分析的基本步骤 (27)6.3.1在Hypermesh中完成相关设置 (27)6.3.2提交Nastran完成计算 (28)6.3.3提取灵敏度信息 (28)6.3.4确定优化方案 (28)6.4白车身优化结果分析 (28)第七章结论与展望 (29)7.1本文结论 (29)7.2工作展望. (29)参考文献 (30)致谢 (32)第一章.绪论1.1引言近几年，我国汽车工业快速而稳步发展，打造我国自主品牌、开发核心技术是我国汽车工业的必然选择。
白车身模态灵敏度分析及厚度优化
零件
护板 行李箱罩支撑 后备箱门闩盖
管路_07 后顶管 后支架 后背门门闩底板 后背门门闩底板 管路_06
右A柱 左后支架 左斜底梁 左斜底梁 右A柱下护板 右端盖 左A柱下护板 左端盖
Sensitivity
0 -0.05
-0.1 -0.15
-0.2 -0.25
-0.3 -0.35
-0.4 -0.45
白车身模态灵敏度分析及厚度优化:弯曲模态灵敏度
Variable
变量
d224 d513 d449 d384 d353 d23 d138 d421 d243 d464 d440 d119 d102 d33 d527
通过对白车身535个零件模态灵敏度分析底梁对于重量、扭转模态、
弯曲刚度的灵敏度影响较大；
底板对于重量灵敏度的影响较大；
分析目标： 设计变量： 变量范围： 约束条件：
评价指标：
白车身重量最小
白车身535个零件厚度
初始厚度±20% 一阶扭转及一阶弯曲模态频率达标,弯曲和扭转 刚度大于目标值 若目标件的灵敏度在多个变量中排名前20，则 不建议改动
d369 d314 d284 d359 d483 d504 d172 d247 d472 d171 d264 d30பைடு நூலகம் d499 d184 d484
中横梁 中前底横梁 左斜底梁
后墙 左A柱螺柱管 右A柱螺柱管
A柱横梁 右斜底梁 前下方设备面板 后支架
右A柱 中横梁 右A柱下护板 左斜底梁 左A柱下护板
底部内部构件 右上端缓冲装置 左侧撞击连接护板
左变速器通道 右变速器通道 保险杆支撑 保险杆支撑
d247 d360 d239 d235 d448 d301 d246 d264 d302 d184 d284 d499 d231 d484 d299
某轿车白车身模态试验分析研究
某轿车白车身模态试验分析研究张华鑫;童敏勇【摘要】新车型的设计研发过程中应首先考虑的是白车身的动态特性，通过试验得到的动态特性参数能很大程度的改变现有新车型开发周期长、成本高的现状，从而可以尽快的发布以及上市新车型。
通过试验方法对某一款汽车的两种白车身模态进行了分析对比，得到其各项模态性能参数，通过对结果的分析为以后进一步研究白车身NVH性能提供了试验依据。
%Dynamic characteristic should be first considered in the process of design research and development for body-in-white, dynamic characteristic parametersobtained by test can greatly change the long cycle of new model development, the presentsituation ofthe high cost, which can release aswell as the listing of new models as soon as possible.In this paper, two test methodsfor a body-in-white mode are analyzed and compared, the modalperformance parameters are got, analysisof the results can provide experimental evidences for thefurther research NVH performance of body-in-white.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】3页(P107-109)【关键词】白车身;振动;频率;模态试验;结果分析【作者】张华鑫;童敏勇【作者单位】天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津 300222;天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津 300222【正文语种】中文【中图分类】TK4220 引言如今在世界各汽车公司竞争日渐白热化的趋势下，有效的缩短新车型的研发，不断变更新车型研发的方式。
轿车白车身试验模态与计算模态相关性分析
见 图 ９ 图 １ 。其 余 ６阶模 态为 白车身 上 极小 钣 金 ～ １
件 的局部模 态 ． 工程应 用意 义较 小 ． 在相 关性 分析 及 优化 中弃 用 。
表 ２ 白 车 身计 算 模 态 结 果
阶数 频 率 ／ Ｈｚ １ ２ ． ５８ 振 型 描 述 第 １阶扭 转
２３ 模 态 参数 辨识 结果 ． 模 态 参 数 辨 识 以传 递 函数 为基 础 ．采 用 Ｌ ＭＳ Ｔ ｓ Ｌ ｂ中 Ｐ ｌ ａ ｅｔ ａ ０ ｉ ｘ模 态 参 数 识别 方 法 ．选 取 频 带 ｙ ｎ 为 ０ １ ０Ｈ ． ～ ２ ｚ 白车身前 ６阶模 态 辨识 结果 见表 １ 本 文 只给 出图 ４ 图 ６的 白车身 整体 模态 示 意 ． 别 为 ～ 分 第 ｌ阶扭转 、 ２阶 扭转 和第 １ 弯 曲模 态 。 第 阶
除 了前 ６阶刚体 模态 ． 得低频 处共 １ 获 ２阶 白车身弹
图 ５ 第 ２阶 扭 转模 态 ２１ 年 ０１ 第 ６ 期
性 体模 态 ．其 中 ６阶整体模 态及 较 重要模 态计 算结
一 一
・
设计 ・ 计算 ． 究 ・ 研
果 及各 阶模 态 振 型描 述 如 表 ２所 列 ． ３阶整 体 模 态
Ｃｏ ｒ ｌ ｔｏ ｕｄｙ ｏ ｍ ｐｕ ｉ ｏ ｌａ ｓｉ ｇ Ｍ ｏ ｌｏ ｒＢＩ ｒ ｅａ ｉ ｎ Ｓｔ ｆＣｏ ｔｎｇ Ｍ ｄａ ｎｄ Ｔｅ ｔｎ ｄａ ｆＣａ Ｗ
Ｌ ｅ ｉ Ｗ ｎ，Ｌ ｎ Ｊｎ Ｙｏ ｇ ｅ ，Ｌ ｕ Ｊｎ ｙ ｎ ｉ Ｍｅ ｇ， ｉ ｎ ｌｉ ｉ ｉ ｇ ａ ｇ
高， 模态 振型 存在差 异
Ｉ ２． ２ １ ｄ ｌ ５ ． ｌ １： ０ ８ ｄ １ ５ ．
Ⅲ２４５７８ ¨０
白车身强度分析及优化设计
10.16638/ki.1671-7988.2020.10.054白车身强度分析及优化设计刘小会，杨越（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥230001）摘要：文章首先阐述了车身强度分析的目的以及CAE分析的方法，然后分析了基于强度考虑的车身优化设计方法。
以某型汽车C柱区域的强度问题为例，进行了原因分析和方案优化，经CAE分析验证，结果满足要求。
关键词：汽车；强度；CAE 分析；应力中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2020)10-181-03The Optimal Design of The White Body StrengthLiu Xiaohui, Y ang Y ue（The technology center of the jiang huai automobile, Anhui Hefei 230001）Abstract: This paper first describes the purpose of the body strength analysis and the method of CAE analysis, then analyzes the body design method based on intensity is considered. Finally, this paper takes the strength of the column with a certain type of car C area problem as example, has carried on the analysis of the causes and scheme optimization, the final CAE analysis verify again, can meet the requirements.Keywords: Automobile; Strength; CAE; StressCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2020)10-181-03前言汽车的结构强度主要由车身强度来决定。
某SUV白车身模态分析及优化设计
某SUV白车身模态分析及优化设计文章介绍了某SUV车型的白车身模态分析，并针对计算结果对车身结构和布局进行优化，使整车刚度趋于合理。
优化结果显示：优化后结构、刚度更加合理，并且一阶扭转提高了4HZ，车身重量减少1.5KG。
标签：模态分析；结构优化；有限元分析前言现代汽车设计领域，有限元分析得到了广泛的运用。
车身作为汽车的关键总成，其力学特征对整车的动力学特征起关键作用。
车身模态分析则关系到整车刚度、常规震动和车身减重。
实践证明对白车身结构进行有限元分析可以提前发现、避免相关的设计缺陷，及时整改、优化设计。
从而缩短开发周期，节约试验费用。
文章通过对白车身的模态分析对设计进行结构优化，使得车身结构局部模态和整体刚度特征满足模态规划要求。
1 有限元模型有限元分析基本是利用一组离散化单元组集代替连续体机构进行分析，这种单元组集体称结构力学模型。
车身模型建立原则为能反映车身主要力学结构特征和边界约束条件，其次可考虑在保证正确性的基础上对模型进行适当的简化。
模型建立过程需考虑：模型的简化、网络划分、材料属性确定、单元选择及模型的连接与装配。
为此对模型建立进行了如下处理：1.1 模型建立采用了基准尺寸为10mm的QUASD4划分SHELL单元，局部采用了大于3mm的小尺寸划分，在非关键区域几何过度区少量采用了TRIA3单元。
TRIA3单元占总数的比率小于5%。
1.2 孔径6mm～10mm，用方孔代替；孔径大于10mm，保留孔，孔周围两圈偶数个单元，其他非重要小孔可忽略。
1.3 翻边至少要划分两排网格，圆角大于3mm可以保留，螺栓用RIGID或梁连接。
1.4 焊点采用CWELD/ACM单元，方向同连接壳单元法向量平行。
焊缝则采用CQUAD4和CTRIA3模拟，对不考察局部应力的情况下，有选择性采用节点重合，并保证网络的几何匹配。
根据车身提供的数字模型，最终白车身带玻璃有限元模型单元547，219，节点569，580个，见图1。
白车身骨架模态研究与结构优化设计
2024年第2期47白车身骨架模态研究与结构优化设计马保林，熊辉，张略（奇瑞汽车股份有限公司，芜湖 241000）摘 要：为了提高某承载式车身骨架的模态，解决其在汽车行驶过程中与外界激励频率重合产生共振和异响，改善白车身骨架的NVH性能，对某轿车白车身进行研究并对关键零部件进行了结构优化设计，并进行有限元分析验证。
根据有限元分析及实车验证，这些结构优化方案对改善车身模态频率具有良好的效果，为其他车型提供设计参考。
关键词：模态分析，结构优化，白车身，有限元分析中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2024）02-0047-05Research on the BIW Modal and Optimization Design of theStructuralMA Bao-lin, XIONG Hui, ZHANG Lue (Chery Automobile Co., Ltd., WuHu 241000, China)Abstract: In order to improve the mode of a load-bearing body frame, solve the resonance and abnormal noise caused by its overlap with the external excitation frequency during the driving process of the car, and improve the NVH performance of the BIW skeleton, the BIW of a car was studied, and the structural optimization design of key components was carried out, and the finite element analysis was carried out to verify it. According to the finite element analysis and actual vehicle verification, these structural optimization schemes have a good effect on improving the modal frequency of the body, and provide design reference for other models.Key Words: Modal Analysis; Structural Optimization; Body-In-White; Finite Element Analysisdoi:10.3969/j.issn.1005-2550.2024.02.008 收稿日期：2024-01-021 前言随着我国汽车行业的飞速发展，乘员对于汽车振动噪声品质的要求不断提高。
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｛ （ ｙ ｆ ）＝ｆ ｘ Ｙ ｚ ｅ： Ｈ ， ，， ） ６（ ， ，） ｌ ｜ ＇
（） ３
其 中 ： ｑ 。 ，））为矢 量振 幅 ； ｛ （ ＇ｚ ｂ ， ∞ 简谐 运 动 的角 频 率 。将其 代人 （ ） 得 ： ２， 【 一∞ 】 ｂ ｅ ｐ ｉ ｉ ＝ ） Ｋ （ ｘ （ｔ Ｏ ） ｏ） （） ４ （） ５
果 精 确度 降 低 ； 删 去 对 整 体 性 能 影 响 不 大 的 小 部 ③
件， 但保 证 总体 白车 身质 量与 实际 质量 相差 不大 。 现代轿 车 多采用 全 承载式 车 身 ， 体骨 架结构 由 车
车体结 构件 及 覆 盖件 焊 接 而 成 】 白车 身 的焊 接 工 。
中 图分类号 ： ４ Ｕ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ — ４４ ２ ｌ ） ３ ０ ２ － ３ １ ６ ４ ｌ （０ １ ０ － ０ ６ ０ ０
Ｍ ｏ ｌａ ａ ｙБайду номын сангаасｉ ｎｄ ｏ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｏ ａｒ ｓｂｏ ｙ—ｉ ｄａ ｎ ｌ ｓｓ ａ ｐｔｍ ｚ ｔｏ ｆｃ ｄ ｎ—ｗｈ ｔ ｉｅ Ｘｉ ａ ｙ ， Ｆ ｎ ａ ａ Ｚｈ ｏ－ ｉ ｅ ｇ Ｌ ｎ—ｆｎ ａ ｇ，Ｗ ａ ｇ Ｈｏ ｇ ｉｏ，Ｈ ｕ ｎ－ｂ ｎ ｎ －ｘａ ｉＹａ ｏ
Ａ ｓｒｃ：Ｆｎ ｅ ｍ ｎ ｍ ｄｌ ｎ ｙｉｔｅｒ ｉ ｄ ｃ ｓ ｄｂ ｅｙ． ｄｆ ｉ ｌ ｎ ｍ ｅ ｃｒ ｏｙ ｉ－ ｈｔ（ Ｉ ｂ ｔ ｔ ｉｉ ｅｔ ｏａ ａ ｓ ｏ ｉ ｕｓ ｒ ｆ ａ ｎｔｅｅ ｔ ｏ ｌ ｆ ａ’ｂ ｄ－ｎ ｗ ｉ ＢＷ） ａ ｔ ｄｅ ａｌ ｓｈ ｙ ｓ ｓ ｅ ｉ ｌ ｎ ｉ ｅ ｍｅ ｄ ｏ ａ ｓ ｅ
研 穷 与 分 析
・
机械 研 究 与 应 用 ・
某 轿 车 白车身模 态 分 析 与 优化
夏 兆义 ， 冯兰芳 ， 王宏 晓 ， 惠延 波
（ 河南 工 业 大 学 机 电 工程 学 院 ， 州 河 南 郑 ４００ ５ ０７）
摘
要： 论述有限元模态分析基 本理论 ， 采用 Ｈ ｐ ｒ ｓ ｙｅｍｅｈ软件 建立 了某汽车 白车身有 限元模型。通过 ｏ ｔｔ ｃ 对该模 ｐ ｓｕｔ ｉｒ
（ ｃｏｌｆｍ ｃａ ｉ ｌ ｌ ｔｃｌ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｔ ａ ｎｖｒｔ ｏ ｅｈｏ ｇ ， ｈｎｚｏ ｔ ａ ４ ００ ，ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｅｈ ｎ ａ ＆ｅ ｃ ｉ ｇｎ ｒ ｇ Ｉ ｎ ｎｕ ｉ ｓｙ ｆｔ ｎｌ ｙ Ｚ ｅｇｈ ｕｔ ｎ ｎ ５ ０ ７ Ｃ ｉ ｃ ｅ ｒａ ｅ ｅ ｉ ｅ ｅ ｉ ｃ ｏ ｅ ａ
收稿 日期 ：０ １ ０ —１ ２ １—４ １
作者简介 ： 兆义（９３ ） 夏 １ ８ － ，男 ， 南 南 阳人 ， 士 ， 究 方 向 ： 向工 程 、 限元 分 析 及 结 构 优化 。 河 硕 研 逆 有
・
２ ・ ６
砜 夯 与 分 析
・
机械 研 究 与 应 用 ・
驶 时 ， 面对 汽车 的激 励 频率 低 于 ２ ｚ 路 １Ｈ 。但 希望 固 有 频率 能较 多 的高 于 ２ Ｈ ， １ ｚ 以避 免 汽 车 的激 励 引起 的共振 发生 。
则 ： 将 部 分 大 圆形 孔 简 化 为 多 边 行 孔 ， 径 小 于 ① 半
５ ｍ 的孔 可忽 略不计 ； ｍ ②单 元 数 目不 宜 过多 ， 否则 将
对 计算 机 软件 和 硬 件设 备 提 出更 高 的要 求 ，要 耗 费
更 多 的计算 时 间 ； 不 易 过 少 ， 少 将 会 导致 计 算 结 也 过
三 边 形 角 度 小 于 １０ ， ２ 。 单 元 翘 曲 角 度 不 大 于 图 １ 白车身有限元模型 ｌ。 ５ 。在 划分 过 程 中对 网格 质 量 进行 控 制 ， 模 型 中 在 使 三角形 单元 的数 量 占单 元 总数 量 的 ２ ７ ， ． ％ 其余 均
频 率值作 为 指标 ， 该值 的具 体数 据范 围 目前 尚无标 对
场竞 争 力 。
ｆ Ｋ一∞ ｆ ０ ＝
（） ６
２ 有 限 元模 态 分 析 理 论
对 于一般 的多 自由度弹性结 构 的动力学 问题 ， 其
解方程可得到一组离散的频率解 （ ＝１２ …， ｉ ，， ｒ）将其代入式（ ） ｔ， ５ 可得每一频率对应的位移。 有 限元 模态 分析 是将 无 限个 自由度 的连 续 系统
１ 引 言 汽车 白车身模态参数反映自车身结构 的基本振
动特性 ， 响着 汽车 的强 度 、 影 可靠 性 、 用 寿命 、 坐 使 乘 舒 适性 等是 其他 性 能分 析 的基 础 也是 汽车 新产 品 开 发结构 分 析的 主要 内容之一 。 如 何在 汽车设 计 阶段 真实 的模 拟 白车 身 的模 态 参 数变 得越 发重 要 。考 虑 到有 限元 模 态 分 析 已经 达
动力 平衡 方程 为 ：
【 】｛ ）＋【 】｛ ）＋ ［ Ｉ｛ ）＝（ ）） Ｃ Ｋ Ｈ （） １
其 中 ： ］ ［ 为整 体质量 矩 阵 ； ｃ 为 阻尼 矩 阵 ； ］ ［］ ［ 为
总体 刚 度 矩 阵 ； Ｍ ｛ ）是 加 速 度 向量 ；｛）为 速 度 向 “
量 ；ｕ （ ）为位 移 向量 ； ｔ ））为外力 向量 。 对 于无 阻 尼 自由振 动 系统 ， 振动微 分方程 为 ： 其
［ ＭＩｔ ）＋ ［ Ｉ｛ ）＝｛ ） Ｋ Ⅱ Ｏ 设无阻 尼 自由振 动 的解 为 ： （） ２
验 ， 以减少实 验次 数 ， 省实验 时 间 。 可 节
３ 有 限 元模 型 的 建 立
车身 有 限元模 型 ， 应具 有 足 够 的准 确 性 ， 能反 既
映实 际结构 的主要 力 学特 性 、 构 的 实 际状 况 ， 能 结 又 保 证 网格质 量 以提 高 计 算 精 度 ， 因此 需 遵 循 以下 原
艺主要有点焊和二氧化碳保护焊等。点焊是 白车身 装 配 时最重 要 的焊 接 方 式 ， 虑 到传 递 力 的特 性 ， 考 对 点焊 采用 Ｃ Ｌ ＷＥ Ｄ单 元 进 行 点 焊 的模 拟 。二 氧 化 碳 保 护焊 采用 Ｒ Ｅ Ｂ ２单 元进 行模 拟 ， 车 身 采用 板壳 单 该 元 （ｈ ｌ 进行 结 构 的离 散 化 在 Ｈ ｐｒ ｅｈ软 件 中对 ｓｅ１ ） ｙ ｅｍ ｓ 几 何模 型 进行 网格 划分 。 整体 网格 质量 为 ： 元 长度最 短不 小 于 ４ 单 ｍｍ， 长 宽 比大 于 １： ， 小 四 ５最 边形 内角 大于 ４ 。 最小 ５， 三边形 内角大 于 ２ 。雅 Ｏ， 可 比大于 ０ ５ 最大 四边 ．， 形 角 度 小 于 １５ ， 大 ３。最
划分 为有 限个 自由度 的离 散 系 统 然后 进 行 求 解 的方 法 。到 目前 为止 ， 限元分 析法 与实 验测得 的结 果误 有
差 已在 ５ 以 内。 因此 可 以在 实 验 前 对 白 车身 进 行 ％ 评估 ， 待评 估 结果 与 我 们要 求 比较 接 近 时 再 进 行 实
设 系统为线 性不 变系统 ， 上式 可 以简化 为 ：
Ｅ 一 】（ Ｋ ）＝｛ ） ０ 要 条件是 ： 上式 转 化 为 实特 征 值 问题 ， ｝ 非零 解 的充 ｛ 有
到较高 的分析精度 ， 】利用模态振型相关理论 ， 以某
白车身 为例对 计算 模 态及 振 型 进行 相 关 分 析并 进 行 设 计优 化 ， 时弥 补 了设 计 中存 在 的缺 陷 ， 强 其市 及 增
ｅ ｔｏｄ ｒ ｄ ￣ ｑ ｃ ｃ ｓ ｓｍｕ ａｅ ｙ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ，ａ ｄ ｔ ｅ Ｂ Ｗ ｅ ｉｎ ｉ ｃ ｎ ｕ ｔｄ ｉ ｒｄ ｃ ｅ ｉｎ ｓａ ｅ ｎ ｒ ｅ ｓｍｏ ａ ｅ ｕ ｎ ｙ ｉ ｉ ｌｔ ｄ ｂ ｐ ｉ ａｉ ｌ ｍｉ ｏ ｎ Ｉ ｄ ｓ ｓ ｏ ｄ ｃｅ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔｄ ｓ ｔｇ ． ｈ ｇ ｇ Ｋ ｅ ｒ ｓ ｉ ｉ ｌｍｅ ｔ Ｉ ；Ｈｙ ｒ ｓ ；ｍｏ ａ ｎ ｙ ｉ ；ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｆ ｔ ｅ ｅ ｎ ；Ｂ Ｗ ｎｅ ｏ ｐ ｍｅ ｈ ｄ ｌ ａ ａ ｓｓ ｐｉ ａｉ ｌ ｍｉ ｏ
型进行模 态分析 计算， 到 白车身的各阶模态频率和模 态特性。并对 结果进行分析 ， 出利 用各 阶模 态的应 得 提 变能分布 ， 定车身结构弹性变形最大位 置的 方法， 确 有针对性 地加 强车 身的局部 刚度 用 以提 高固有频 率， 最 后计算 出优化后 的 白车身有较 高的各阶模态频率 ， 在产品设计阶段 较好 的指 导了车 身的设计。 关键词 ： 有限元 ； 白车 身； ｙｅｍｅｈ 模 态分析； Ｈ ｐｒ ｓ ； 优化
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（ ）该 车 的 发 动 机 怠 速 所 引 起 的激 励 频 率 是 ２ ２ Ｈ ， 常行 驶 时激 励 频 率 为 ２ ０ ， 然 发 动 机在 ６ ｚ正 ０ Ｈｚ显 怠 速运转 时容 易 引起 共 振 ， 响强 度 、 靠性 、 用 寿 影 可 使 命、 乘坐 舒适性 等 。 （ ）轿 车 白车身 的低 阶模 态 频 率 反 映 了 白车身 ３ 的刚度性 能 ， 对车 身 的刚度都 是拿 白车 身 的低 阶模态
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