基于LMSVirtual.Lab的汽车内饰车身模态识别应用

1.前言

    在汽车工程应用中，整备车身模态频率和振型直接反映车身的动态性能，特别重要的是内饰车身（TB）级模态频率的高低直接影响到其NVH性能。在某些模型中很难直接通过观察模态振型动画而准确识别出整车的一阶重要模态即弯曲模态和扭转模态，这些模态的高低在汽车项目分析的工作中尤其重要，会直接影响到整车的NVH性能。

2.模态识别理论

    模态分析是以振动理论为基础、以模态参数为目标的分析方法。进一步说，振动结构模态分析是研究一般结构的系统物理参数模型、模态参数模型和非参数模型的关系，并通过一定手段确定这些系统模型的理论及其应用的一门学科。计算模态分析实际上是一种理论建模过程，主要是运用有限元法对振动结构进行离散，建立系统特征值问题的数学模型，用各种近似方法求解系统特征值和特征矢量。体现在CAE有限元模态分析上，就是模态计算结果的后处理即模态振型动画显示。

    模态识别是以模态参数模型为基础，以模态参数为目标的系统识别。模态参数模型，以模态频率、模态矢量（振型）和衰减系数为特征参数的数学模型，完整描述一个振动系统。因为模态参数较物理参数更能从整体上反映系统的动态固有特性，所以有进行模态参数识别是进行系统识别的基本要求，也是进行物理参数识别的基础，许多问题实际上只做到模态识别即可达到目的，模态识别是模态分析的主要任务。模态识别主要是模态矢量（振型）的识别，分为频域模态参数识别和时域模态参数识别，以频响函数（传递函数）为基础的参数识别称为频域模态参数识别；以时域信号（脉冲响应函数）为基础的参数识别称为时域模态参数识别。也就是常用的FRF与强迫脉冲单位力响应的模态识别方法，本文用于TB级模态识别是应用的强迫脉冲单位力响应的模态识别方法即以单位脉冲力激励车身的到的响应进行分析的方法。

3.有限元模态识别方法

    目前在子系统与整车上普遍应用的模态识别方法，主要有以下四种方法：

    1. 直接观察模态振型动画识别重要模态；

    2. 子系统或板金结构局部截取分析；

    3. 频率响应函数FRF(Frequency Response Function)；

    4. 强迫脉冲单位力响应函数（Forced Response Function）。

    方法一为直接观察op2结果，对于解耦较好的结构完全可以凭动画识别主要模态振型；

    方法二为子系统在局部振型出现识别干扰时，应用效果最好；