汽车前副车架模态分析与参数识别

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1、汽车前副车架模态分析与参数识别摘要：通过了解模态分析的定义及概念，学习模态参数识别的基木方法与技术,在介绍结构模态试验方法的基础上，以汽车前副车架为研究对象，采用锤击激励法和白噪声激励法进行了模态试验，又用3种模态参数识别软件作模态参数识别，并对识别结果进行误差分析。关键词：前副车架，模态试验，激振，模态参数识别ModalanalysisandparametersidentificationofcarfrontsubframeAbstract：Byunderstandingthedefinitionsandconceptsofmodalanalysis，modalparameteridenti

2、ficationoflearningthebasicmethodsandtechniques,basedontheintroductionofstructuralmodaltestmethods,automobilefrontsubframeforthestudy,usingahammerandawhitenoiseexcitationmethodencourageamodaltestmethod,andusethreekindsofmodalparameteridentificationsoftwareformodalparameteridentification，erroranalysis

3、andrecognitionresults.Keyword:frontsubframe,modaltest，exciting,identificationmodalparameters1.模态分析的定义及概念模态是结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、限尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。模态分析的经典定义是：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态少标，使方程组解耦，成为一组以模态少标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。华标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。由丁•采用模态截断的处理方法，可

4、使方程数大为减少，从而大大节哲了计算机时，减小了机器容量，降低了计算成本。这对大型复杂结构的振动分析带來很大的好处⑴。模态分析的最终□标是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析，振动故障诊断及预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。因此模态参数辨识是模态分析理论的重耍内容。2.模态参数识别的基本方法与技术模态参数辨识分为频域辨识法和时域辨识法。利用频率域内的数据进行辨识成为频域辨识。在结构动力学屮，频率域I々的数据一般为系统的频响函数（或传递函数），也可以是输出的傅氏变换。频率域口J*以是实频域（傅氏变换），也吋以使复频域（拉氏变换）。模态参数辨识的频域辨识方法又包括：分量分析法、导纳

5、圆辨识方法［2］、正交多项式曲线拟合、非线性优化辨识方法。利用时间域内的数据进行辨识称为时域辨识。在结构动力学屮，时域数据可以是0由响应数据、脉冲响疲函数数据、白噪声激励响极数据和一般的输入、输出吋间历程数据。模态参数辨识的吋域辨识方法包括：系统的吋辨识性、Ibrahim吋域法UTD法）、随机减量吋域法、最小二乘复指数法、吋间序列分析法［1］。3.汽车前副车架的模态分析与参数识别测试技术现代化是汽车设计技术发展的重要方面。汽车作为性能要求高、负荷变化大的一种机械产品，为了提供设计依据，往往需要经过试验测定瞬息即变的参数，对产品性能、参数以及质量进行检查、识别和评价［3］。因此拈强度测试、振动测

6、试和模态参数测试的测试技术已成为汽车设计中一个必不可少的手段［4］。研究副车架的动特性是汽车车身结构设计中的重要课题，这是因为副车架在汽车行驶吋的振动常常是导致木身结构损坏的主要原因。求得副车架的模态参数，就可进一步建立结构的振动方程，预估系统在外力作用下的响应，为渗入研究疲劳、噪声等问题奠定基础。运用模态试验技术对汽车的重要部件——副车架进行模态分析和参数识别具宥重耍的意义和实用价值［5］。模态测试系统包括：激振系统、信号测量与数据采集系统和信号分析系统:6］。激振系统由信号发生器、功率放大器和激振器组成。试验采用纯随机激励信号和瞬态激励信号。其屮纯随机信号又称白噪声信号，屈宽带随机信号，只

7、需对输入能量加以控制，Q动化程度较高。瞬态激励信号是由激励锤产生的脉冲信号，以获得脉冲响应。其特点是快速、方便，对被测结构无附加质量和刚度约束，特别适合于现场试验［7］。信号测量与数据采集系统主要使用传感器和功率放大器以测出激振力和振动响应。模态试验对传感器冇较高要求，比如低频性能好、抗干扰能力强、灵敏度好、体积小等。为了满足这些耍求，试验压电晶体加速度传感器和阻抗头。数据采集的作用是将电荷放人器