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因此，設(shè)計過程中需要對白車身模態(tài)特性進行模擬分析，以優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)的振動特性，避免發(fā)生共振和異響，并觀察振動頻率及振型狀態(tài)，確定是否進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化以加強車身局部剛度，提升其穩(wěn)定性和安全性[2]。1 計算方法白車身近似為多自由度線性無阻尼振動系統(tǒng)，其振動方程為[3]式中，M 為白車身質(zhì)量矩陣；K 為白車身剛度矩陣； X?? 和 X 分別為節(jié)點加速度、位移矢量。

由于地面支撐不能通過連接體的引入，而引起局部剛度的加強。固定支撐的優(yōu)勢在于可以重復(fù)拆裝試驗構(gòu)件，短時間內(nèi)對試驗數(shù)據(jù)的重復(fù)性進行校核。（2）自由支撐用彈性繩吊起白車身或者用空氣彈簧支撐其白車身，近似得到自由支撐邊界條件。對于不是很大的試件，采用這種支承的附加剛度和阻尼均很小，雖然會引起剛體模態(tài)，但試件的彈性模態(tài)受到的影響是可以忽略的。

x j 、 x j 分別為設(shè)計變量的上 、 下限；f（ x ）為白車 身結(jié)構(gòu)質(zhì)量函數(shù) ； g （ k x ） 為約束函數(shù) 。 1.3.1 優(yōu)化工況和設(shè)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(zhuǎn)剛度，彎曲模態(tài)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)的影響 。

一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)是白車身關(guān)注的重要模態(tài)，企業(yè)標準要求一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)大于43Hz。為了提高計算效率，將模態(tài)頻率設(shè)定在0-50Hz范圍內(nèi)，利用Nastran線性分析軟件進行該白車身的有限元模態(tài)分析，經(jīng)計算得到的一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)為44.09Hz，結(jié)果如下圖4所示。 實驗采用多點激振、多點響應(yīng)的方法提取白車身的模態(tài)。用軟繩在前懸架支承區(qū)域和后保險杠防撞梁區(qū)域?qū)?em>車身懸吊起來。

1）白車身模態(tài)剛度分析及性能提升 模態(tài)分析是模擬自由約束條件下白車身的結(jié)構(gòu)動態(tài)特性，其特性用力學系統(tǒng)運動微分方程的特征值及特征向量即頻率和振型來表征。白車身扭轉(zhuǎn)剛度分析是模擬某車型的白車身固定在臺架上，在前減震器座支點處施加一對力偶T 后，白車身上沿車身縱向各截面處的角變形和扭轉(zhuǎn)剛度值。

分析車身的剛度，改進車身結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高車體剛度是非常重要。 車身性能開發(fā)金字塔的最底層是消費者最易感知的性能，即操穩(wěn)性能，而操穩(wěn)性能直接相關(guān)的就是車身的整體剛度性能。（車身扭轉(zhuǎn)剛度、區(qū)域剛度是和車身操穩(wěn)性能相關(guān)的，因此車身扭轉(zhuǎn)剛度的性能目標應(yīng)該滿足操穩(wěn)性能要求，也應(yīng)該由操穩(wěn)性能需求來定義。）

（4）剛度、模態(tài)對比分析 兩種不同方案扭轉(zhuǎn)工況下的白車身Ｚ向變形圖，如圖2。

并且車門作為典型的點焊結(jié)構(gòu) ，焊點布局分析對車門的強度剛度和模態(tài)等基本性能具有重要影響。此外，汽車車門是由多塊薄板零件沖壓焊接而成的多層超大面積組合體，需要高質(zhì)量的四邊形網(wǎng)格，且設(shè)計網(wǎng)格連接和共節(jié)點。

懸置系統(tǒng)隔振性能的核心就是解決剛體模態(tài)的頻率分配和振動耦合問題，簡言之就是關(guān)注動力總成的剛體模態(tài)和解耦率。03作為動力吸振器，吸收來自路面的振動激勵。在車輛研發(fā)過程初期，傳統(tǒng)方法將車身或底盤系統(tǒng)（商用車車架）看作是質(zhì)量和剛度無限大，從而將整車動力系統(tǒng)總成解耦簡化為六個自由度振動剛體和由三個或四個彈性彈簧（BUSH）單元支撐組成的六自由度懸置系統(tǒng)的解耦問題。

設(shè)計變量：剛度、NVH變量：30個正碰變量：13個做好設(shè)計變量統(tǒng)計表，便于多學科聯(lián)合時變量關(guān)聯(lián)：設(shè)計響應(yīng)：正碰：防火墻侵入量、加速度剛度：彎曲剛度值NVH：彎扭模態(tài) 多學科優(yōu)化中的碰撞工況使用LSDYNA進行求解，白車身剛度和模態(tài)使用Nastran進行求解。

長安汽車、東風神龍、吉利汽車等汽車行業(yè)頂級廠商都在應(yīng)用MSC Nastran作為主要整車NVH仿真工具，利用Nastran可以完成模態(tài)解耦、非線性剛度校核、28工況等標準懸置系統(tǒng)開發(fā)。同時，基于f06、pch或者HD5格式文件，可以完成分析流程自動化數(shù)據(jù)處理，仿真結(jié)果提取、報告自動生成等工作。

06 結(jié)論與建議 根據(jù)目前對比結(jié)果，對于薄板結(jié)構(gòu)的分析大致可以得到以下結(jié)論及建議：1）薄板結(jié)構(gòu)使用1層全積分高階單元，基本能夠滿足常見靜剛度及靜強度計算需求2）薄板結(jié)構(gòu)沿著彎曲長度方向的單板網(wǎng)格數(shù)量建議≥20，如果板子長厚比≥100，建議適當增加該數(shù)量3）不同求解器對于薄板分析的精度雖然存在誤差，但是劃分份數(shù)達到上述要求之后，基本都在可接受范圍之內(nèi)

懸置系統(tǒng)隔振性能的核心就是解決剛體模態(tài)的頻率分配和振動耦合問題，簡言之就是關(guān)注動力總成的剛體模態(tài)和解耦率。03作為動力吸振器，吸收來自路面的振動激勵。在車輛研發(fā)過程初期，傳統(tǒng)方法將車身或底盤系統(tǒng)（商用車車架）看作是質(zhì)量和剛度無限大，從而將整車動力系統(tǒng)總成解耦簡化為六個自由度振動剛體和由三個或四個彈性彈簧（BUSH）單元支撐組成的六自由度懸置系統(tǒng)的解耦問題。

備注：由于論文篇幅有限，最終的尺寸優(yōu)化后的塑料尾門的力學性能，包括模態(tài)、表面抗凹、整體剛度（彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度）、熱變形、頂起量、安裝點剛度、蠕變、猛關(guān)、開閉耐久等工況最終都是經(jīng)過CAE仿真分析，計算結(jié)果全部滿足要求。六、試驗結(jié)果考慮到環(huán)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。

真正意義上的完整底盤，這是保時捷918 車身大概是汽車行業(yè)最被低估的子系統(tǒng)了。以至于當人們討論底盤之種種，經(jīng)常會對懸架轉(zhuǎn)向談笑風生，而完全無視了車身也是底盤系統(tǒng)的重要乃至基礎(chǔ)部分。 對于舒適性，車身剛度和模態(tài)頻率直接決定了NVH地板和天花板。對于操控性，車身剛度的高低會影響到懸架工作是否精準、轉(zhuǎn)向響應(yīng)是否及時。

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3.4 自由模態(tài)分析 車門的模態(tài)分析也是車門 分 析 中 的 重 要 組 成 部 分。 鉸鏈和鎖扣對車門是剛度很大的約束,但是為了避開這些 結(jié)構(gòu)特征對車門的影響,重點考慮車門的整體設(shè)計方案,所 以車么一般考慮用車門的自由模態(tài)預(yù)測車門的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和 動力特征。 汽車在行駛的過程中對車門的激勵一般不會超 過30Hz。