车身典型结构模态识别方法研究！

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了模态识别的方法，特别关注于大型装配体中的模态振型定位问题。文中详细描述了四点法、十点法和二十四点法这三种主要模态识别技术，并通过实例展示了它们在实际应用中的操作流程和识别结果。这些方法通过施加单位载荷并计算响应点的响应来辅助判断模态类型，如弯曲、扭转和横摆等。文章还强调了模态识别结果应结合模态计算结果进行综合判断，并给出了在实际工程中使用这些方法的注意事项。

模态是结构的一个重要特性，主要包括频率、振型和阻尼。在许多情况下，像一些大型装配体，由于结构局部模态的影响，往往很难准确定位所关注的模态振型，通常需要借助工具进行辅助识别。本期我们根据模态原理，采用频响函数的方法进行模态识别研究。

目前模态识别方法主要有如下：

（1）四点法

（2）十点法

（3）二十四点法

一、四点法

该方法在实际应用较为广泛，如车身或TB整体弯曲及扭转模态识别，其原理是在车身的纵梁前后对称位置分别选取4个点，如下图1所示。在选取点施加单位载荷，计算这四个加载点的响应，通过四点响应来辅助判断车身一阶弯曲和扭转模态。载荷的大小和方向如下表1所示。

图1 载荷加载点的选取

表1 载荷和方向设置（正负可自由选择，保证对角同向）

二、四点法计算设置

1、点1激励载荷如下所示（其余3点设置同点1）。

2、定义弯曲识别载荷集（四点同向）。

3、定义扭转识别载荷集（对角同向）。

4、定义横摆识别载荷集（前两点同向）。

5、定义弯曲工况

6、定义扭转工况

7、定义横摆工况

8、定义输出，可选择输出幅值相位或实部虚部。在后处理中若选择幅值相位，则幅值达到最大，相位通过90度；若选择实部虚部，则实部通过零，虚部达到最大，据此可判定所关注的模态频率。其中set为定义的四���激励点，也即响应点。

图2 幅值相位识别结果

图3 实部虚部识别结果

如上图对某传动轴进行模态识别，通过幅值相位和实部虚部识别结果可以看出，该传动轴一阶弯曲模态为147Hz，不管采用哪种结果识别方法，均可得到所想要的结果。

三、四点法结果输出

1、在四点法的弯曲模态识别曲线上可以看到在53Hz有非常明显的峰值，根据这个峰值，在计算模态结果中进行判断和定位。通过分析该53Hz即为车身一阶弯曲模态。

图4 弯曲工况识别结果

2、在四点法的扭转模态识别曲线上可以看到在35Hz和52Hz有非常明显的峰值，但是35Hz中后3点、4点幅值较前两点幅值明显大很多，在计算模态结果中进行判断该模态为背门框扭转模态，52Hz即为车身一阶整体扭转模态。

图5 扭转工况识别结果

3、在四点法的前端横摆模态识别曲线上可以看到在40Hz有非常明显的峰值，根据这个峰值，在计算模态结果中进行判断该模态为前端横摆模态。

图6 横摆工况识别结果

图7 横摆模态结果

四、十点法

十点法设置与四点法相同，只是十点法在纵梁中部增加响应点，以便于更容易识别整体弯曲或扭转模态，该方法在实际工程中应用效果较好。

图8 十点法识别

五、二十四点法

二十四点法设置与十点法相同，只是二十四点法在车身主要受力框架上增加响应点，如纵梁、边框架及顶棚等，以便于更容易识别整体弯曲或扭转模态，但工作量相对较大。

图9 二十四点法识别

六、小结

1、通过实部虚部结果，查看响应点加速度响应曲线的实部为零且虚部达到峰值，再结合模态计算结果综合判断是否为关心的模态；

2、通过幅值相位结果，查看响应点加速度响应曲线达到峰值且相位通过90度，再结合模态计算结果综合判断是否为关心的模态。

3、在模态识别曲线中，一定要观察响应点曲线达到峰值前后的斜率走向，一般情况下，达到峰值时各响应点曲线走向是一致的，若出现不致一定要留意是否是其他模态导致；

4、在实际工程中这种模态识别方法都非常有效，四点法相对简单，但有时其作用有限，相对而言十点法的意义会更大些。但是模态识别方法只是辅助，一定要结合模态计算结果，根据频率和振型综合确定所关注的模态。

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