動(dòng)剛度測(cè)試
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
動(dòng)剛度測(cè)試的視頻教程
Hyperworks底盤(pán)副車(chē)架從網(wǎng)格劃分到靜剛度、靜強(qiáng)度、模態(tài)頻率及振型及安裝點(diǎn)動(dòng)剛度仿真分析實(shí)例視頻教程
本課程主要包含一下幾點(diǎn)內(nèi)容： 1、底盤(pán)副車(chē)架本體的網(wǎng)格劃分，包括焊縫建模； 2、副車(chē)架支架安裝點(diǎn)靜剛度仿真分析，包括局部坐標(biāo)系建模、約束、加載及后處理讀取； 3、副車(chē)架本體靜強(qiáng)度仿真分析，即在loadcase載荷工況下，利用慣性釋放法來(lái)仿真計(jì)算副車(chē)架本體的強(qiáng)度應(yīng)力； 4、副車(chē)架本體模態(tài)頻率及振型的仿真分析； 5、副車(chē)架各安裝點(diǎn)動(dòng)剛度的仿真分析，方法為IPI原點(diǎn)法，分析類(lèi)型為頻響分析，包含各卡片的設(shè)置以及
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橡膠襯套動(dòng)剛度分析（ABAQUS）
本視頻涉及橡膠動(dòng)剛度的計(jì)算方法，主要涉及材料設(shè)置，動(dòng)剛度有限元計(jì)算方法，約束加載的設(shè)置，如何提取動(dòng)剛度等相關(guān)內(nèi)容
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Hypermesh+Nastran計(jì)算原點(diǎn)動(dòng)剛度IPI
IPI(Input Point Inertance) 分析即源點(diǎn)導(dǎo)納分析，也叫源點(diǎn)動(dòng)剛度分析。 該分析是頻響分析的一種，在結(jié)構(gòu)某個(gè)點(diǎn)上施加單位簡(jiǎn)諧激振力，測(cè)得該點(diǎn)的加速度響應(yīng)或位移響應(yīng)，根據(jù)響應(yīng)幅值的大小來(lái)評(píng)價(jià)該位置在動(dòng)載荷作用下的局部剛度。
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動(dòng)剛度測(cè)試的實(shí)例教程
在測(cè)試期間，同時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)懸置輸入處的位移激勵(lì)和發(fā)動(dòng)機(jī)懸置輸出端的反作用力，并使用上述公式得出動(dòng)態(tài)剛度和相位角。
圖4：液壓激勵(lì)系統(tǒng)中的傳動(dòng)懸置的動(dòng)剛度測(cè)量（垂直振動(dòng)方向等于車(chē)輛的橫向）
圖4顯示了使用液壓作動(dòng)器或液壓激勵(lì)器在懸置上進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量的布置，垂直振動(dòng)方向?qū)?yīng)于車(chē)輛橫向，用于檢查與橫向加速度有關(guān)的懸置傳遞特性。為了模擬實(shí)際工況，靜態(tài)支撐模擬Z向的懸置重量和車(chē)輛在x方向上的恒定加速度， 根據(jù)用戶(hù)試驗(yàn)要求的不同，除了主激勵(lì)方向之外，還可以添加反向動(dòng)態(tài)載荷。為此在負(fù)載框架中安裝了額外的液壓激勵(lì)器，然而這個(gè)步驟大大降低了測(cè)試臺(tái)架的可用頻寬。
圖5：液壓懸置剛度測(cè)試系統(tǒng)的基本配置和機(jī)械彈簧質(zhì)量系統(tǒng)
圖4中，負(fù)載框架的實(shí)心柱是清晰可見(jiàn)的，這些支柱將液壓作動(dòng)器的下軛（固定的被測(cè)試裝置，DUT）和上軛架之間的力流關(guān)閉。這種基本配置如圖5所示，與機(jī)械彈簧質(zhì)量系統(tǒng)相當(dāng)，如果需要，可以反轉(zhuǎn)作動(dòng)器和力傳感器的位置。等效的機(jī)械彈簧質(zhì)量圖表明，除了試件的彈簧-質(zhì)量-阻尼器系統(tǒng)以外，測(cè)試臺(tái)也必須考慮為振動(dòng)系統(tǒng)。帶有液壓激勵(lì)器和力傳感器的負(fù)載框只能用于沒(méi)有發(fā)生結(jié)構(gòu)共振的頻率范圍內(nèi)，第一階剛體模態(tài)是微不足道的，因?yàn)樗ǔＴ诘皖l下是解耦的。
顯然，夾具的諧振質(zhì)量和位于激振器和力傳感器之間的懸置比例質(zhì)量可以引入自激振動(dòng)，從而影響測(cè)量結(jié)果的精密度，特別是在高頻范圍內(nèi)剛度耦合的情況下。液壓彈性懸置測(cè)試臺(tái)理論上可以在高達(dá)約1000Hz的頻率范圍內(nèi)使用，但在此高頻下實(shí)現(xiàn)的位移振幅僅為約0.05mm，由于在測(cè)試臺(tái)架中要避免共振非常困難，所以在較高的工作頻率下的懸置動(dòng)剛度測(cè)試不能采用液壓激勵(lì)方式。
頻率高達(dá)2000Hz的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置高頻動(dòng)剛度測(cè)試臺(tái)
高頻噪音是影響車(chē)內(nèi)乘客聲學(xué)舒適度的重要因素，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)是這種噪音的主要激勵(lì)源。
展開(kāi) 其中，動(dòng)剛度與阻尼參數(shù)是核心評(píng)價(jià)指標(biāo)，它們?nèi)缤粽裣到y(tǒng)的“脈搏”與“剎車(chē)”，共同守護(hù)著設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
動(dòng)剛度不同于靜態(tài)剛度，它表征材料在動(dòng)態(tài)載荷下抵抗變形的能力，是頻率的函數(shù)。高動(dòng)剛度能有效抑制高頻振動(dòng)的傳遞，避免設(shè)備因外部激勵(lì)產(chǎn)生劇烈晃動(dòng)；低動(dòng)剛度則適用于低頻隔振，減少能量向基礎(chǔ)的傳遞。若設(shè)計(jì)不當(dāng)，動(dòng)剛度過(guò)高可能導(dǎo)致“硬連接”，加劇共振風(fēng)險(xiǎn)；過(guò)低則可能引發(fā)位移超限，影響設(shè)備定位精度。而阻尼參數(shù)則決定了系統(tǒng)耗散振動(dòng)能量的效率，猶如為振動(dòng)按下“緩沖鍵”——既能抑制共振峰值，又能加速振動(dòng)衰減，避免結(jié)構(gòu)疲勞損傷。
在壓縮機(jī)、精密儀器乃至新能源汽車(chē)中，精準(zhǔn)匹配動(dòng)剛度與阻尼參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)如磐石”與“靜若止水”平衡的關(guān)鍵。它們是工程師破解振動(dòng)難題的密碼，更是現(xiàn)代工業(yè)邁向低噪聲、高可靠性的基石。
動(dòng)剛度及阻尼測(cè)試
下面以腳墊隔振器軸向剛度測(cè)試為例基于振動(dòng)臺(tái)的方法介紹動(dòng)剛度及阻尼的獲取步驟。
1.測(cè)試
使用剛性?shī)A具固定橡膠墊，確保僅受軸向載荷，模擬實(shí)際工況的預(yù)壓縮量，在橡膠墊頂部安裝已知質(zhì)量塊（質(zhì)量m），確保其剛性遠(yuǎn)高于橡膠墊。在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面（測(cè)點(diǎn)1）和質(zhì)量塊（測(cè)點(diǎn)2）各安裝一個(gè)加速度傳感器，測(cè)量加速度信號(hào)a1(t)和a2(t)。若條件允許，在橡膠墊頂部安裝力傳感器，直接測(cè)量動(dòng)態(tài)力F(t)。
采用步進(jìn)正弦掃頻，頻率范圍5-200Hz（根據(jù)實(shí)際感興趣的頻率范圍進(jìn)行定義），步長(zhǎng)建議1-5Hz（在共振區(qū)加密），恒定加速度或力幅值（如果具備力傳感器條件），確保線(xiàn)性響應(yīng)，避免橡膠進(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)。
同步采集a1(t)、a2(t)及F(t)（若有），記錄各頻率點(diǎn)的時(shí)域信號(hào)。
展開(kāi) 而橢圓法測(cè)試動(dòng)剛度時(shí)對(duì)激振頻率和激振幅值提出了明確要求（見(jiàn)表1），須采用低頻激振；如果不按該表實(shí)施，其測(cè)試結(jié)果可能存在一定誤差。
橢圓法測(cè)試結(jié)果影響因素
01
激振頻率對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響
為了研究激振頻率對(duì)動(dòng)剛度測(cè)量的影響，先施加固定位移幅值2mm，頻率分別為0.4Hz、2Hz、5Hz、8Hz，測(cè)得隔振器動(dòng)剛度結(jié)果見(jiàn)表2。激振頻率對(duì)動(dòng)態(tài)性能（動(dòng)剛度、固有頻率）測(cè)量的影響見(jiàn)圖11。
表2 激振頻率對(duì)動(dòng)剛度的影響
圖11 激振頻率對(duì)動(dòng)剛度和固有頻率的影響
由上可得：隨著激振頻率的增大，動(dòng)剛度先逐漸減小后逐漸增大，在共振頻率附近激勵(lì)時(shí)動(dòng)剛度值最小。當(dāng)激振頻率很小時(shí)，作用在隔振系統(tǒng)的外力變化很慢，這時(shí)可以認(rèn)為動(dòng)剛度和靜剛度基本相同。而在共振頻率附近，隔振系統(tǒng)相對(duì)容易被外界激勵(lì)起來(lái)引發(fā)共振，隔振器響應(yīng)最大，相應(yīng)動(dòng)剛度會(huì)較小。當(dāng)激振頻率很大時(shí)，負(fù)載質(zhì)量在高頻振動(dòng)中產(chǎn)生很大的慣性阻力，隔振系統(tǒng)不容易發(fā)生變形，相應(yīng)的動(dòng)剛度會(huì)較大。
展開(kāi) 連接點(diǎn)動(dòng)剛度是室內(nèi)怠速噪聲與路面噪聲的重要影響因素。研究表明，反映連接點(diǎn)動(dòng)剛度特性的原點(diǎn)加速度導(dǎo)納 IPI 對(duì)室內(nèi)聲壓響應(yīng)起主導(dǎo)作用，雖然車(chē)身內(nèi)飾和室內(nèi)空腔也影響室內(nèi)聲壓，但若加速度導(dǎo)納特性差則很難通過(guò)后期其他的優(yōu)化方法來(lái)達(dá)到提升整車(chē)NVH能的目的。因此車(chē)身各個(gè)安裝點(diǎn)的動(dòng)剛度對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)和噪聲有著巨大的影響，對(duì)動(dòng)剛度進(jìn)行分析和優(yōu)化具有十分重要的工程意義。高的接附點(diǎn)動(dòng)剛度提升了安裝點(diǎn)動(dòng)剛度和安裝點(diǎn)隔振襯套的剛度比，同時(shí)增加了安裝點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、路面激勵(lì)的隔振作用。（摘要引用于百度文庫(kù)“車(chē)身接附點(diǎn)動(dòng)剛度的研究”）
模型信息：
IPI(Input Point Inertance)分析是在一定頻率范圍內(nèi)通過(guò)在加載點(diǎn)施加單位力作為輸入激勵(lì)，同時(shí)將該點(diǎn)作為響應(yīng)點(diǎn)，測(cè)得該點(diǎn)在對(duì)應(yīng)頻率范圍內(nèi)的加速度導(dǎo)納。
上式又可寫(xiě)為：
前處理：Hypermesh 14.0
求解器：Optistruct
后處理：Hypergraph 14.0
減震器左連接接觸附點(diǎn)
結(jié)果信息：
加速度原點(diǎn)導(dǎo)納（IPI）
原點(diǎn)動(dòng)剛度（Kd）
本案例僅提供模型文件結(jié)果文件及相關(guān)指導(dǎo)，凡購(gòu)買(mǎi)的朋友針對(duì)本案例仿真實(shí)現(xiàn)上有什么疑問(wèn)可以私信。
展開(kāi) 連接點(diǎn)動(dòng)剛度是室內(nèi)怠速噪聲與路面噪聲的重要影響因素。研究表明，反映連接點(diǎn)動(dòng)剛度特性的原點(diǎn)加速度導(dǎo)納 IPI 對(duì)室內(nèi)聲壓響應(yīng)起主導(dǎo)作用，雖然車(chē)身內(nèi)飾和室內(nèi)空腔也影響室內(nèi)聲壓，但若加速度導(dǎo)納特性差則很難通過(guò)后期其他的優(yōu)化方法來(lái)達(dá)到提升整車(chē)NVH能的目的。因此車(chē)身各個(gè)安裝點(diǎn)的動(dòng)剛度對(duì)車(chē)內(nèi)振動(dòng)和噪聲有著巨大的影響，對(duì)動(dòng)剛度進(jìn)行分析和優(yōu)化具有十分重要的工程意義。高的接附點(diǎn)動(dòng)剛度提升了安裝點(diǎn)動(dòng)剛度和安裝點(diǎn)隔振襯套的剛度比，同時(shí)增加了安裝點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、路面激勵(lì)的隔振作用。
IPI(Input Point Inertance)分析是在一定頻率范圍內(nèi)通過(guò)在加載點(diǎn)施加單位力作為輸入激勵(lì)，同時(shí)將該點(diǎn)作為響應(yīng)點(diǎn)，測(cè)得該點(diǎn)在對(duì)應(yīng)頻率范圍內(nèi)的加速度導(dǎo)納。
上式又可寫(xiě)為：
前處理：Hypermesh 14.0
求解器：Optistruct
后處理：Hypergraph 14.0
需要計(jì)算IPI與原點(diǎn)動(dòng)剛度的位置主要包括以下幾點(diǎn)：
動(dòng)力總成（懸置）連接點(diǎn)(x, y, z三個(gè)方向)；
排氣系統(tǒng)掛鉤連接點(diǎn)(x, y, z三個(gè)方向)；
傳動(dòng)軸系支撐點(diǎn)(x, y, z三個(gè)方向)；
底盤(pán)阻尼器連接點(diǎn)(x, y, z三個(gè)方向)；
底盤(pán)彈簧連接點(diǎn)(x, y, z三個(gè)方向)；
底盤(pán)搖臂連接點(diǎn)(x, y, z三個(gè)方向)；
冷卻模塊與車(chē)身連接點(diǎn)(x, y, z三個(gè)方向)；
等等。
本案例以減震器左連接接觸附點(diǎn)Z向?yàn)槔渌佑|附點(diǎn)、其它方向（X/Y）依次類(lèi)推，1KN/mm、10KN/mm、100KN/mm目標(biāo)剛度曲線(xiàn)，掃頻范圍0-200Hz。
展開(kāi) 
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動(dòng)剛度測(cè)試的最新內(nèi)容
HBK《2025 用戶(hù)論文集》正式首發(fā)！3小時(shí)前
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汽車(chē)輪轂側(cè)向動(dòng)剛度（基于hypermesh、nastran）；基于國(guó)標(biāo)徑向及彎曲強(qiáng)度（基于ansa、abaqus）；徑向及彎曲疲勞（ncode），從網(wǎng)格劃分-工況搭建-計(jì)算設(shè)置-后處理全流程保姆級(jí)教程，仿真結(jié)果經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)標(biāo)，結(jié)果精度80%以上，總共300頁(yè)教程附帶求解文件。
動(dòng)剛度及阻尼測(cè)試
下面以腳墊隔振器軸向剛度測(cè)試為例基于振動(dòng)臺(tái)的方法介紹動(dòng)剛度及阻尼的獲取步驟。
1.測(cè)試
使用剛性?shī)A具固定橡膠墊，確保僅受軸向載荷，模擬實(shí)際工況的預(yù)壓縮量，在橡膠墊頂部安裝已知質(zhì)量塊（質(zhì)量m），確保其剛性遠(yuǎn)高于橡膠墊。在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面（測(cè)點(diǎn)1）和質(zhì)量塊（測(cè)點(diǎn)2）各安裝一個(gè)加速度傳感器，測(cè)量加速度信號(hào)a1(t)和a2(t)。
利用Hypermesh中Opstruct模塊求解模態(tài)分析，并在模態(tài)分析的基礎(chǔ)之上，依次建立掃頻分析和隨機(jī)振動(dòng)分析。動(dòng)剛度分析（模態(tài)法、直接法）。
還有一個(gè)簡(jiǎn)單的模型modal（相關(guān)激勵(lì)點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)都是我隨便點(diǎn)選的），可以根據(jù)自己的需要，用hypermesh導(dǎo)入模型，重新renumber這些點(diǎn)即可。
使用方法：用hypermesh導(dǎo)入自己的模型，把需要計(jì)算的點(diǎn)重新renumber一下就行了（節(jié)點(diǎn)編號(hào)，用記事本打開(kāi)我的頭文件就知道了），然后導(dǎo)出模型。用記事本打開(kāi)自己的模型，添加一行include這個(gè)IPI的語(yǔ)句即可（如果不知道怎么添加，用記事本打開(kāi)我的
還有一個(gè)簡(jiǎn)單的模型modal（相關(guān)激勵(lì)點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)都是我隨便點(diǎn)選的），可以根據(jù)自己的需要，用hypermesh導(dǎo)入模型，重新renumber這些點(diǎn)即可。
使用方法：用hypermesh導(dǎo)入自己的模型，把需要計(jì)算的點(diǎn)重新renumber一下就行了（節(jié)點(diǎn)編號(hào)，用記事本打開(kāi)我的頭文件就知道了），然后導(dǎo)出模型。用記事本打開(kāi)自己的模型，添加一行include這個(gè)IPI的語(yǔ)句即可（如果不知道怎么添加，用記事本打開(kāi)我的
兩種方法比較
由上述案例可知，基礎(chǔ)激振法和橢圓法測(cè)試得到的動(dòng)剛度值基本一致，動(dòng)剛度測(cè)試誤差在6.7%，損耗因子測(cè)試誤差在7.2%，固有頻率測(cè)試誤差在4.6%。
基礎(chǔ)激振法的激振頻率由低到高，測(cè)試結(jié)果不受激振頻率影響。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，所有均來(lái)自單一源
混合驅(qū)動(dòng)意味著對(duì)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)和測(cè)量設(shè)備的要求變得更加嚴(yán)格。如果采用不同的測(cè)量系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足這些要求，那么測(cè)試臺(tái)將會(huì)變得極為復(fù)雜。即便是最復(fù)雜的測(cè)試臺(tái)，HBM eDrive解決方案也可為其提供交鑰匙測(cè)試和測(cè)量設(shè)備，所有設(shè)備都來(lái)自同一源，并可將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)阶詣?dòng)化系統(tǒng)中。
多年來(lái)，汽車(chē)測(cè)試臺(tái)一直有著非常相似的設(shè)計(jì)。畢竟，測(cè)試對(duì)象總是一樣的：包括內(nèi)燃機(jī)
“ 本文將就IPI分析做簡(jiǎn)要的介紹, 并采用python解析punch文件, 自動(dòng)求解平均動(dòng)剛度。”
對(duì)于線(xiàn)性系統(tǒng)，剛度表示為作用在系統(tǒng)上的載荷力F與其受力變形量D之間的比值。正如系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)（振型，頻率與阻尼），剛度也是系統(tǒng)的固有特性，它不受外界載荷和響應(yīng)的影響。在系統(tǒng)中施加靜力載荷并測(cè)量位移響應(yīng)，兩者之比就可以得到系統(tǒng)的靜剛度，表達(dá)式如下：
K=F/D
其中，k為靜剛度，單位N/mm；
D為位移響應(yīng)，單位mm；
F為載荷，單位N。
當(dāng)在系統(tǒng)中施加動(dòng)態(tài)載荷（載荷隨頻率變化而變化
