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車身結(jié)構(gòu)模態(tài)設(shè)計(jì)

2021-09-27 10:18:16·  來源：新能源車振動(dòng)與安全  
　
車身結(jié)構(gòu)模態(tài)設(shè)計(jì)車身模態(tài)對NVH設(shè)計(jì)非常重要，模態(tài)優(yōu)化提升也是NVH工程師常見的問題。其基礎(chǔ)理論大家也在學(xué)校里學(xué)習(xí)過，那么在工作實(shí)際中，如何進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)模態(tài)
車身結(jié)構(gòu)模態(tài)設(shè)計(jì)
車身模態(tài)對NVH設(shè)計(jì)非常重要，模態(tài)優(yōu)化提升也是NVH工程師常見的問題。其基礎(chǔ)理論大家也在學(xué)校里學(xué)習(xí)過，那么在工作實(shí)際中，如何進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)模態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)呢？如果遇到問題，如何進(jìn)行優(yōu)化呢？
概括來看，從工程實(shí)際出發(fā)，車身結(jié)構(gòu)模態(tài)設(shè)計(jì)主要需要關(guān)注如下幾個(gè)方面：
1）車身框架設(shè)計(jì)
2）車身截面選擇
3）車身材料設(shè)計(jì)
4）車身接頭設(shè)計(jì)
5）車身板件設(shè)計(jì)


這五個(gè)方面，相輔相成，最終組成了整個(gè)車身的模態(tài)設(shè)計(jì)及優(yōu)化的不同方法。
一、車身框架設(shè)計(jì)
車身框架設(shè)計(jì)是組成車身整體的結(jié)構(gòu)，這方面有環(huán)形車身結(jié)構(gòu)理論，也有一些其它的設(shè)計(jì)方法，但是其實(shí)車身的整體架構(gòu)基本已經(jīng)固定了，大家的總體理論只是在一個(gè)圈子里倒來倒去而已。然而隨著車型的設(shè)計(jì)不同，車身的長寬高改變，都將改變車身的模態(tài)設(shè)計(jì)。那么如何設(shè)計(jì)可以提高模態(tài)呢？這個(gè)設(shè)計(jì)即不是加長加寬或加高，也不是縮短。而是需要將關(guān)鍵的材料應(yīng)用到關(guān)鍵的位置，也就是說，最好的辦法是修改車身框架關(guān)鍵位置的車身截面了。
二、車身截面選擇
車身截面的設(shè)計(jì)影響車身模態(tài)。但需要了解的是，關(guān)鍵位置的車身截面影響車身模態(tài)更大，而非關(guān)鍵位置則影響沒有那么大。要了解影響因素的大小，則需要進(jìn)行靈敏度分析了。當(dāng)然車身截面設(shè)計(jì)還受到車身外形的影響，以及其它一些人機(jī)工程的影響，在部分狀態(tài)下，就只能從材料上著手了。
三、車身材料設(shè)計(jì)
車身材料選擇也是一個(gè)模態(tài)優(yōu)化的好的方法，而且材料選擇也是輕量化工作的重要組成部分。使用輕量化材料降低了整車重量，同時(shí)也保持了較好的剛度，自然可以提高整體的模態(tài)了。當(dāng)然需要注意的是如果設(shè)計(jì)不更改，直接更換材料的話，是不一定可以提升模態(tài)的，鋁材替換鐵材就是明顯的例子，因?yàn)殍F的彈性模量基本是鋁的3倍，密度也基本是3倍，如果不進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，則模態(tài)基本不變。
四、車身接頭設(shè)計(jì)
車身接頭設(shè)計(jì)其實(shí)是連接剛度問題。舉一個(gè)常見的例子，一根梁用一個(gè)螺栓和另一根梁連接，和用三個(gè)螺栓的連接，其區(qū)別在哪兒呢？三個(gè)螺栓的連接剛度會(huì)高于1個(gè)螺栓，其發(fā)生斷裂的可能就低，模態(tài)計(jì)算結(jié)果也會(huì)高。
五、車身板件設(shè)計(jì)
車身板件是車身剛度的重要組成部分，車身板件的厚薄影響模態(tài)特別是局部模態(tài)的大小。車身板件的壓筋也影響模態(tài)，因此進(jìn)行形貌優(yōu)化可以找到提升局部模態(tài)的方案。


以上五個(gè)方面是相輔相成的，使用何種優(yōu)化方案視當(dāng)前所處設(shè)計(jì)階段而定，視當(dāng)前哪個(gè)方案自由度更大，哪個(gè)方案更省成本省重量而定。
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