[發(fā)明專利]一種改進復雜結構低頻振動性能的方法

在審

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• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110175365A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 謝小平;孫晴;王瓊;陳德朋;陳偉東
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種改進復雜結構低頻振動性能的方法。首先采用試驗模態(tài)分析法得到該汽車結構的試驗模態(tài)與振動頻率響應函數，所述試驗系統(tǒng)包括激振器、測試系統(tǒng)、測試電腦和三向加速度傳感器等。然后通過有限元建模技術搭建車身結構有限元分析模型，經過模態(tài)對標分析，確認模型的準確性和可靠性，并計算有限元模型的模態(tài)以及振動頻率響應函數。針對振動頻率響應函數峰值異常的頻率，開展基于板件厚度的靈敏度分析，找到車身設計局部剛度與整體剛度不匹配的板件。再根據該頻率下模態(tài)應變能在該板件上的集中分布區(qū)域，采用結構優(yōu)化的方法，大幅降低了問題頻率振動峰值幅值，獲得了良好的效果，提高產品性能，縮短研發(fā)與制造周期，降低成本。

技術領域

本發(fā)明涉及一種對復雜結構低頻振動尋找振動根源以及改進的方法。

背景技術

隨著我國經濟社會持續(xù)快速發(fā)展，機動車保有量繼續(xù)保持快速增長態(tài)勢。據公安部統(tǒng)計，截至2018年12月，全國機動車保有量達3.25億輛。汽車越來越成為人們生活中不可或缺的一部分。人們對汽車品質的要求也逐年提高。汽車NVH(Noise、Vibration、Harshness)性能是評估汽車舒適性能的重要指標之一，同時也是衡量一輛汽車品質的關鍵因素。世界著名的產品質量評估機構J.D.Power在評價汽車質量時，有近三分之一的質量指標與汽車的NVH性能有關。由此可見汽車的NVH性能已經成為人們評價一輛汽車品質的核心指標之一。汽車作為一個復雜結構，產生振動噪聲問題的原因多種多樣，經常很難查找產生問題的根源。尤其是低頻振動噪聲(低于200Hz),由于波長較長穿透能力強，難以衰減，從而難以解決。本發(fā)明基于復雜汽車結構，總結出一套尋找低頻振動根源并解決的流程方法，降低了成本，提高了結構性能。

汽車車身結構通常由沖壓成型板件組成，板件厚度是其重要的也是基本結構參數，也是特征參數，對車身性能有顯著影響。為了識別并篩選影響車身性能的關鍵板件，以厚度為特征參數，建立車身結構靈敏度分析方法以獲得車身關鍵件靈敏度排序是一種行之有效的方法。應變能應變能是指物體變形過程中儲存在物體內部的勢能，利用振型和剛度計算得到的應變能稱為模態(tài)應變能(MSE)，模態(tài)應變能是結構剛度和振型的函數，當結構中存在局部剛度與整體剛度不匹配的區(qū)域時，模態(tài)應變能可以較好地指示出來。采用靈敏度分析結合應變能指示的方法，找出車身振動的根源，最后采用結構優(yōu)化的方法，提高了結構性能。

發(fā)明內容

為了更好地解決汽車低頻振動的問題，本發(fā)明提供了一種對復雜結構低頻振動尋找振動根源以及改進的方法。此方法有利于整車廠在設計研發(fā)初期對于車輛的NVH性能進行改進，降低研發(fā)成本。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提出了一種改進復雜結構低頻振動性能的方法。首先采用試驗模態(tài)分析法得到該汽車結構的試驗模態(tài)與振動頻率響應函數，所述試驗系統(tǒng)包括激振器、測試系統(tǒng)、測試電腦和三向加速度傳感器等。然后通過有限元建模技術搭建車身結構有限元分析模型，經過模態(tài)對標分析，確認模型的準確性和可靠性，并計算有限元模型的模態(tài)以及振動頻率響應函數，確定需要改進的問題頻率值。針對振動頻率響應函數峰值異常的頻率，開展基于板件厚度的靈敏度分析，找到車身設計局部剛度與整體剛度不匹配的板件。再根據該頻率下模態(tài)應變能在該板件上的集中分布區(qū)域，采用結構優(yōu)化的方法，大幅降低了問題頻率振動峰值幅值，獲得了良好的效果，提高產品性能，縮短研發(fā)與制造周期，降低成本。

本發(fā)明方法主要步驟包括：

步驟1：搭建試驗平臺，采用試驗模態(tài)分析法得到該汽車車身結構的試驗結構模態(tài)與振動頻率響應函數；

步驟2：有限元建模技術搭建車身結構有限元分析模型，進行有限元仿真分析，得到仿真結構模態(tài)與振動頻率響應函數；

步驟3：基于實際車身結構與試驗模態(tài)，進行模態(tài)對標分析，確認有限元模型的準確性和可靠性；