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[7] 許少楠,王香廷,顧鴃,等.某商用車白車身模態分析及結構優化[J].汽車實用技術,2017,42(2):178-181.[8] 謝小平,韓旭,陳國棟,等.某商用車駕駛室白車身模態分析[J].湖南大學學報(自然科學版),2010,37(5):24-30.[9] 陳海潮.重型商用車駕駛室模態分析與拓撲優化研究[D].長春:吉林大學,2009.

驗證扭轉模態性能提升2.3Hz。 對于拓撲優化，大多數人通常會疏忽一個很重要的維度，即保留材料的力學性能當量。如保留材料的截面積、慣量等。如拓撲優化識別出一條重要的路徑，需要增加一個傳力結構件，但往往車身部件都是鈑金件，如何讓方案中的鈑金件的力學性能和拓撲優化的結果是相當的，這一點需要特別注意。尤其是拓撲結果保留的材料和原車身結構有耦合作用時。

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。

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。

表5 軸承座模態統計結果 表6 優化前后缸體模態試驗結果（單位：Hz)圖7 優化缸體一階扭振模態陣型 圖8 優化前后噪聲Colormap圖 優化驗證采用上述優化方案后在臺架對發動機進行了噪聲及振動對比測試，在部分轉速區間噪聲降低明顯，尤其在2000～3200 r/m i n轉速區間噪聲降低0～1.5 d B (A)。

備注：由于論文篇幅有限，最終的尺寸優化后的塑料尾門的力學性能，包括模態、表面抗凹、整體剛度（彎曲剛度和扭轉剛度）、熱變形、頂起量、安裝點剛度、蠕變、猛關、開閉耐久等工況最終都是經過CAE仿真分析，計算結果全部滿足要求。六、試驗結果考慮到環境件影響，單獨做工裝模擬白車身勢必會增加剛性，造成誤差偏大。

工字型橫截面各階模態振動頻率見表 5。第 1 階頻率無限接近于零，近似于剛體運動。和實 心矩形橫截面梁體相比較，變形程度較為劇烈， 且易產生扭曲變形。4 結構優化 從上述 3 種截面模態分析中可以看出，在 5 階模態和 6 階模態中，空心截面前 6 階頻率較低， 但其變形嚴重。

：在Engineering Data中將材料屬性Density 密度、Young's Modulus楊氏模量和Poisson's Ratio泊松比參數化：在Mechanical的Modal模態分析模塊中將第一階固有頻率參數化：返回Ansys Workbench界面，雙擊打開Design of Experiments，設置輸入參數的限制范圍：P1- Young's Modulus

1.3.1 優化工況和設計變量 考慮兩個學科對白車身性能的影響，包括彎曲剛度和 扭轉剛度，彎曲模態和扭轉模態的影響 。

3.4.2 增加電池支架方案 此車型電池包布置在車身地板下方。觀察路噪仿 真模型模態分析結果可知，在200Hz內存在多階車身 地板模態，由此設計增加電池支架，從而間接增加車身 地板剛度，利于仿真軟件進行優化方案設計并依據路 噪仿真模型進行方案效果初步驗證。經過設計方案仿 真驗證，最終選定優化方案，如圖9所示。

本案例根據目標車型前期的CAS 和總布置方案，在整車CAS 面所圍成的設計空間基礎上再減去必要的內飾及功能件布置空間，剩下的空間作為優化設計空間（圖3-8）進行模態追蹤及優化。優化目標：目標車型的模態剛度耦合函數COMB 最小化。；約束條件：模態剛度大于目標值；目標質量與總優化設計空間質量比值大于目標值。設計變量：單元密度。

圖9：查看21階振型動畫在實際工程應用中，可以觀察、記錄及優化比如車身的俯仰、側傾，動力總成的垂直、扭轉等總成的在整車下的振動特性。

本例以汽車控制臂三種工況、加上1階模態下的多目標拓撲優化為例，講述在optistruct中是如何進行多目標拓撲優化，非公式，目的就是快速得到傳遞路徑，與傳統輸入公式傳遞路徑基本上百分九十以上的相似度，如果有需要公式方面的同學也可以聯系我，有相關的資料購買后對于模型中不懂的地方都可以問

孫志遠等[9]用拓撲優化的方法對汽車前車架進行了輕量化設計，車架在結構優化后減輕了30.8%;Kiani等[10]用拓撲優化的方法對鎂材料的車身進行輕量化設計，仿真結果顯示了車身在滿足碰撞和振動要求下，質量大幅減少。本文采用碳纖維復合材料代替傳統鋼制材料車門進行輕量化設計。

并利用優化算法，基于數學規劃或啟發式算法對懸置剛度、安裝位置、安裝角度等進行優化，保證懸置系統解耦。這種方法簡單、快捷。

設計變量：剛度、NVH變量：30個正碰變量：13個做好設計變量統計表，便于多學科聯合時變量關聯：設計響應：正碰：防火墻侵入量、加速度剛度：彎曲剛度值NVH：彎扭模態 多學科優化中的碰撞工況使用LSDYNA進行求解，白車身剛度和模態使用Nastran進行求解。

3 優化方案研究 對于上述分析結果，常見的優化方案有3種：降低激勵源振動、減小路徑傳遞和降低車身響應 [10]。文中主要傳遞路徑為板簧，通過降低板簧襯套剛度或提升板簧固有頻率可減少板簧路徑傳遞，但這會延長板簧開發周期，增加開發費用，加大可靠性風險，本文不考慮板簧相關優化。