車身剛度模態
關注創建者：參數化結構優化 創建時間：2018-08-25
車身剛度模態的視頻教程
白車身扭轉剛度靈敏度分析
主要介紹下汽車行業應用最為廣泛的白車身扭轉剛度靈敏度分析，這個也是我之前列的汽車行業入門課程中的其中一節。 然后附件是2018年歐洲車身會議Audi A6/7 的官方技術展示，剛入行汽車的朋友可以看看。
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基于hyperworks與nastran的車身原點動剛度與IPI仿真分析教程
車輛在怠速或行駛過程中由于車身面板振動引起的室內空腔轟鳴噪聲對乘坐舒適性有很大影響。而通過發動機、懸架等與車身的連接點傳遞至車身的振動是引起車身面板振動的主要原因。連接點動剛度是室內怠速噪聲與路面噪聲的重要影響因素。
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車身剛度模態的實例教程
2、影響扭轉剛度的區域
A TO HINGER, A TO ROOF, C TO ROOF, C TO ROCKER,ROOF RAIL, A PILLAR, C PILLAR, REAR RAIL, PACKAGE TRAY
通過應變能云圖和變形動畫確定確定優化的方向。如，需要優化抗彎系數還是抗扭系數？常用的方法有：
增加零件厚度，優化搭接及焊點，優化梁截面屬性(如，慣性矩或極慣性矩)，增加加強件等方法。
將節點剛度分析結果與參考車或數據庫進行比較，找出差異。在節點剛度的分析模型上進行優化，具體方法可以有：優化焊點分布，優化搭接，增加加強筋或加強件，優化零件厚度，優化腔體的截面等方法。
六、料厚優化
通過優化白車身板件厚度來提高白車身模態和剛度性能的方法。建議料厚優化放在結構優化之后進行，因為通過結構優化可以得到較好的車身結構，在這個模型上進性料厚優化更有意義。料厚優化不僅可提高白車身的模態和剛度，還可以通過控制質量的方式進行減重。即實現材料厚度的最優化。
七、白車身模態優化和剛度優化的區別
1、模態優化
結構的模態既有剛度的貢獻也有質量的貢獻，因此在優化模態時即可優化剛度也可優化質量。對于白車身的彎曲和扭轉模態，往往也有局部模態參與其中。這時，優化局部結構對整體模態的提高有一定幫助。如，彎曲模態中有備胎盒的局部模態，這時優化備胎盒結構后彎曲模態會提高一些，但整車的彎曲或扭轉剛度卻基本沒變。白車身模態的優化即可以從整體框架結果上進行優化，也可以從局部結構上進行優化，建議根據具體情況決定。
2、剛度優化
白車身剛度主要和結構、焊點、料厚相關。彎曲和扭轉剛度的優化工作主要集中在車身整體框架結構的優化上。和模態的優化不同，框架結構外的局部優化對剛度提高意義不大。如提高前端模塊的剛度后彎曲模態提高，但彎曲剛度卻基本沒變化。
展開 白車身的模態的分析流程 ￥1
1.分析目的
2.分析軟件簡介
3.分析模型建立
3.1 網格描述
3.2 邊界條件
4.分析結果
5.結論
1.分析目的
模態分析作為動力學分析的基礎，主要用于確定白車身結構振動特性，即固
有頻率和振型，也可以通過其對白車身的模態扭轉剛度和模態彎曲剛度進行初步評價。對白車身進行模態分析考察其固有頻率是否會在外界激勵的作用下產生共振和噪聲，指導結構的設計和優化。本報告采用有限元方法對 QQ458321486 白車身進行了前進十階模態分析，與開閉件的一階模態和發動機的怠速頻率進行對比，目的是考察其固有特性是否滿足設計要求，定性地評價 QQ458321486 白車身的結構設計，為后期新車型的開發提供參考依據。
2.分析軟件簡介
本次分析采用 Hypermesh 作前處理，Altair optistruct 求解。HyperMesh 是世界領先的、功能強大的 CAE 應用軟件包，也是一個創新、開放的企業級 CAE 平臺，它集成了設計與分析所需的各種工具，具有無與倫比的性能以及高度的開放性、靈活性和友好的用戶界面，與多種 CAD 和 CAE 軟件有良好的接口并具有高效的網格劃分功能；Altair Optistruct 是一個綜和隱式和顯示求解器與一體的大規模有限元計算軟件，幾乎所有的線性和非線性問題都可以通過其進行求解。通過 Altair Optistruct 可以進行任何形狀、尺寸、拓撲結構的優化，采用固定的內存分配技術，具有很高的計算精度和效率。
3.分析模型建立
3.1 網格描述
對車身設計部門提供的 QQ458321486 白車身 CAD 模型進行有限單元離CAD 模型、有限元模型以及焊點如圖 1 所示。
展開 選擇相應的白車身結構設計概念是為了探索工業折紙技術，這使更輕材料折疊成復雜車身結構件形狀。成型是在裝配位置使用簡單廉價夾具完成的。開發白車身部件的幾何、拓撲等功能需要設計專業的學生與結構專業的學生之間廣泛的合作，也需要仔細平衡白車身剛度、包裝空間、成本和重量設計要求。
“Altair給我們巨大的支持，教我們的研究生怎么利用HyperWorks軟件開發白車身。通過 HyperWorks，我們在用折疊金屬折紙技術創建輕巧結構設計的過程中開發出最好的拓撲結構。”
Dr.
展開 選擇相應的白車身結構設計概念是為了探索工業折紙技術，這使更輕材料折疊成復雜車身結構件形狀。成型是在裝配位置使用簡單廉價夾具完成的。開發白車身部件的幾何、拓撲等功能需要設計專業的學生與結構專業的學生之間廣泛的合作，也需要仔細平衡白車身剛度、包裝空間、成本和重量設計要求。
解決方案
首先，利用折疊金屬成形技術（FMT），從多次試驗和實驗中獲得一個鋁合金白車身設計。再造出一個卡板模型來證明折疊金屬技術的可行性。這個可行性評估很重要，特別在高負載結構區域（支柱塔和車身前部安裝點）。利用紙板模型的分析結果，折疊金屬技術被利用到了前擠壓結構、乘客地板區和后擠壓結構。上身結構是鋁管狀構造，包括車頂和車身支柱。
從卡板模型制作中得出經驗之后，用SolidWorks建立了白車身的CAD模型并導入HyperMesh中。所有的FMT結構件和空間管狀框架結構都是用2D面網格建立的。較厚的白車身部件以及關鍵設計區域——前副車架安裝到車身的位置，這些是用3D六面體網格劃分的。
卡板模型與前座配置卡板避震塔模型 避震塔有限元模型
使用Altair OptiStruct有限元求解器完成了一系列深入的有限元分析，包括扭轉和彎曲剛度分析、固有頻率分析、動態壺洞以及加速凹凸載荷分析。 后續使用Altair HyperView后處理模塊查看有限元分析結果，結果顯示白車身設計符合項目對車身的剛度要求。對于前副車架的有限元分析，施加了動態加速度載荷以及制動和轉彎工況模擬，結果顯示應力不超過許用值。
上圖: 完整的白車身CAD 模型 下圖: 有限元結果，扭轉剛度 白車身結構
結論
經過HyperWorks仿真分析，結果表明白車身底盤滿足強度和剛度要求，在咨詢了項目的主要供應商之后，隊員們在該車上運用了所有這些結構。
展開 在最后的結果提取中直接輸入剛度計算的公式，將扭轉、彎曲的剛度計算出來，但是模態的輸出可能存在跳階，讀取的模態振形與設定的模態振形不一致，導致結果誤差大。為防止這種情況的發生，在計算過程中還得設定模態追蹤識別，其理論具體如下。結構優化之后第i階模態的MAC表達式：
其中：BASE［j］為基礎模態的第j個特征點的位移；RESULT［i，j］為所需識別第i階模態第j個特征點的位移。對于不同的模態振型，MAC值有如下特點：
通過跟蹤每次結構優化之后各階模態的MAC值進行相應的跟蹤，選取其中MAC接近于1的模態，以保證識別出的模態振型與基礎模態振型一致。
3.5 研究成果
經過前文的設計與計算，得到相關樣板的計算結果，將結果進行后續對比處理，得到如圖11與圖12的曲線圖。
由結果曲線圖得知，梁截面變化樣本集的第七組數值和厚度樣本集的第四組數值是最優解，從圖11與圖12中提取相應的參數，對本文選定的車身底盤平臺按此參數對應的部件進行優化變形，變形后的車身底盤平臺即本文基于NVH性能的平臺車身優化設計研究的最終成果，后期在該平臺上開發SUV或者MPV車型，只需要優化上車身就能快速地達到前期設定的剛度模態目標值，保證了整車NVH性能，縮短了開發周期，減少了開發成本。
4 結論
（1）本文將NVH性能優化分析與車身平臺化開發策略相結合，建立車身同底盤平臺模型，以車身剛度模態為目標函數，提出了一種新的NVH性能優化方法，在前期對車身平臺進行優化，后期開發在優化過的白車身平臺件上進行，縮減了后期開發的成本與開發周期。
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白車身彎扭剛度仿真分析13天前
這邊有一個白車身模型，網格劃分已經完成了，扭轉剛度分析也完成了，需要進行一個彎曲剛度仿真分析，還有個一個優化解決方案，需要一同實驗，有償幫助
例如白車身扭轉剛度與模態分析，傳統有限元前處理 7 天，SimSolid 只需 8 分鐘完成建模。
? 4. 分析類型全面
涵蓋靜力學（線性/非線性）、動力學、模態、瞬態、譜分析、隨機振動、頻響、熱分析（穩態/瞬態）、疲勞分析等，與主流有限元功能覆蓋一致，但效率提升可達百倍。
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駕駛室白車身重要安裝點剛度分析規范
模態分析是一項至關重要的分析手段，它讓工程師能夠預測和優化車輛在設計和測試過程中的振動特性。那么，如何區分一階和二階模態？本文將提供一個綜合的視角，幫助理解這一關鍵概念。
1. 一階模態振型
對于汽車白車身來說，一階模態通常指的是整個車身圍繞其重心軸線的均勻扭轉或者整體的彎曲。
在一階扭轉模態中，車身會表現出一個統一的扭轉形態，從車頭到車尾，沒有中間部分保持靜止或在相反方向扭轉的現象。
1. 試驗目的
獲得白車身的模態參數（固有頻率、阻尼比、振型），為白車身有限元模型的優化設計提供參考。
2. 試驗系統
試驗系統由試驗激振系統、數據采集系統和模態分析處理系統3大部分組成。其中試驗激振系統包括信號發生模塊、功率放大器和激振器；數據采集系統包括加速度傳感器、力傳感器、信號放大和智能采集系統。常用的激勵信號包括瞬態沖擊信號、正弦信號、隨機信號、周期信號等。當試驗開始激振器激勵系統結構時
利用Hypermesh中Opstruct模塊求解模態分析，并在模態分析的基礎之上，依次建立掃頻分析和隨機振動分析。動剛度分析（模態法、直接法）。
<p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/86StIQz4mKM0M4ia4Ez7ERqBVFPCyF1sYJ1RZqZCbhZnicd0Aq2oASg3UxVvqxZYQq4Yea2MIC7PFgxX9DOykocQ/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><strong>前處理：Altair HyperMesh
摘 要：文章利用 HyperMesh 軟件對某商用車白車身建立仿真模型，研究其在自由狀態下的固有頻率及振型，并進行了白車身模態試驗驗證，將試驗數據與仿真分析結果進行對比，有限元分析的頻率與試驗結果頻率除第一階外，其他各階整體主要模態的頻率誤差在 5%以內，說明有限元模型比較準確，計算結果可信，仿真結果能夠很好地反映實際結構的振動特性，此白車身整體模態頻率與二階不平衡激勵頻率相差較遠，引起整車共振可能性較小
車身是汽車行駛運動過程中的主要承載體。車身由大量的部件構成，結構復雜，工作條件也十分復雜。主要的工作載荷包括：驅動慣性力，制動慣性力，轉向慣性力，不平路面激勵力和動力結構載荷等等。如果車身結構設計中剛度設計不足，則車身的振動頻率會引起結構共振，進而引起結構連接的強度失效（產生塑性變形），進而導致車門、窗框、背門框等變形過大。最終導致車門卡死、玻璃破碎、密封失效、漏氣漏水等問題。分析車身的剛度
