摘要：随着计算机技术的发展和仿真技术、有限元分析技术的提高，计算机辅助设计和分析技术几乎涵盖了涉及汽车性能的所有方面，如刚度、强度、疲劳寿命、振动噪声、运动与动力性分析、碰撞仿真和乘员保护、空气动力学特性等，各种计算机辅助设计软件为汽车设计提供了一个工具平台，极大地方便了汽车的设计，但产品使用中的问题如何在设计阶段解决，如何提高设计质量、缩短产品开发周期、节省开发费用，一直是汽车研发和设计人员追求的目标。目前，反映汽车车身动态特性的设计分析，仍然以实车身试验为主、计算机模拟分析为辅。
　　关键词：白车身；试验；模态分析
　　1、有限元模型的建立
　　车身有限元模型，应具有足够的准确性，既能反映实际结构的主要力学特性、结构的实际状况，又能保证网格质量以提高计算精度，因此需遵循以下原则：
　　1.1将部分大圆形孔简化为多边行孔，半径小于5mm的孔可忽略不计。
　　1.2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；也不易过少，过少将会导致计算结果精确度降低。
　　1.3删去对整体性能影响不大的小部件，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，车体骨架结构由车体结构件及覆盖件焊接而成。白车身的焊接工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，考虑到传递力的特性，对点焊采用CWELD单元进行点焊的模拟。二氧化碳保护焊采用RBE2单元进行模拟，该车身采用板壳单元（shell）进行结构的离散化在Hypermesh软件中对几何模型进行网格划分。
　　整体网格质量为：单元长度最短不小于4mm，长宽比大于1：5，最小四边形内角大于45°，最小三边形内角大于20°，雅可比大于0.5，最大四边形角度小于135°，最大三边形角度小于120°，单元翘曲角度不大于15°。在划分过程中对网格质量进行控制，在模型中使三角形单元的数量占单元总数量的27%，其余均采用四边形壳单元。整个车身的有限元模型由417676个节点，402903个壳单元，4531个焊点组成，如图1所示。材料特性：弹性模量为2.1×105MPa，密度为7.83×10-9t/mm3，泊松比为0.3。
　　2、白车身模态试验方法
　　2.1基本原理
　　模态试验分析是依靠动态测试技术对某个系统进行测量，由系统的输入和输出数据经信号处理，采用模态参数辨识法对实测到的每一个传递函数进行模态参数辨识，从而得到被测系统的固有特性。
　　2.2试验悬挂系统的设计
　　本次模态试验采用自由支承状态，自由状态意味着试验对象在任一坐标上都与地面不相连，实际上不可能提供真正的自由支承条件，因此，本研究中设计了白车身的悬挂系统。使用了4根刚度比较小的弹簧，将白车身自由悬挂在空中，车身保持水平。悬挂点分别选取前后悬架在车身的固定点上，与车身的连接处为4个质量极小的挂钩，从而使其对结构的模态影响最小，整个车身的约束状态接近于自由状态，因此这个悬挂系统对白车身整体固有特性测试的影响是比较小的。
　　2.3测振点的布置及激振点的选择
　　车身是连续振动系统，该系统的惯性、弹性、阻尼和运动都依赖于空间坐标，因此不可能获得连续分布式的响应测量和无限多个特征解，因而在进行实际振动分析、参数识别时，通常将无限自由度的连续振动系统离散为有限自由度的离散振动系统，在整个车身上布置了106个测振点，测振点位置分布情况如图2所示。本试验采用电动激振器单点激振，激振信号为纯随机信号，激振器采用刚性安装方法，基座与基础刚性连接，有利于较低频段保持对结构较大的激振力，激振点选择的原则是使激振力易于向结构的各个部位传递，要求避开振动节点、结构薄弱环节和悬挂点，而且要考虑安装方便性，经过不断的试用，选取37号点为激振点，方向为垂直方向。
　　2.4模态试验测试分析系统
　　试验采用汽车振动噪声分析系统产生随机信号，并且接收激励信号和响应信号，然后把数据输给计算机，利用OnosokkiDS-2000系列软件采集和处理信号，ME’scope软件识别模态参数，模态试验测试系统的原理如图3所示。
　　3、结束语
　　通过对白车身的模態分析，初步了解了白车身的基本模态属性，为以后汽车的频率响应分析，NVH分析等奠定基础。并预测未来车辆所具有的一些力学特性，为设计、试验提供理论依据，也提供了比较准确的模态估计值，节省了试验时间。
　　参考文献：
　　[1]基于模态应变能及灵敏度分析白车身模态优化[J].胡小舟，林建平，陈龑，胡巧声.机械科学与技术.2015（09）.
　　[2]白车身精度提升方案[J].楚伟峰.汽车工艺师.2017（05）.
　　（作者单位：大连辽机路航特种车制造有限公司）