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车身结构自由阻尼层优化与局部振动控制

王振宇  
【摘要】:随着科学技术的飞速发展,汽车的性能得到全面提高,汽车的乘坐舒适性也已经越来越受到人们的重视。汽车的振动噪声情况是影响乘坐舒适性的重要因素,在汽车高速化,轻量化发展的同时,有效控制汽车振动噪声水平是目前汽车技术的重要研究方向。车身结构振动是车内低频噪声的主要来源。因此,对车身结构振动特性的分析和控制十分关键。 本文以某轿车为研究对象,对车身结构的振动特性进行了分析,研究了阻尼复合结构的建模方法和振动特性,基于综合模态应变能法对车身自由阻尼层的涂贴位置以及选材进行了分析与优化,有效控制了车身板件的振动。通过对后风挡玻璃上横梁结构的改进增加了结构刚度,控制了车身的局部振动。 建立了白车身结构的有限元模型并进行了模态分析,通过白车身模态试验验证了模型的准确性,进一步建立了封闭车身有限元模型并进行了模态分析。论述了粘弹性阻尼材料特性,阻尼复合结构的有限元建模方法和动力学特性分析方法。采用直接频率响应法考虑了在强迫振动响应分析中粘弹性阻尼材料的频变特性,对比了粘弹性阻尼材料取频变参数以及常参数时的频率响应计算结果,采用模态应变能法计算了阻尼复合结构的模态损耗因子。 计算了车身主要板件的模态应变能,基于综合模态应变能的分布对车身自由阻尼层的敷设位置进行了优化,根据板件模态应变能的频率变化确定了特征频率范围并以此为依据确定了阻尼材料的类型。进行了实车道路试验,测量了在各个工况下后风挡玻璃上横梁的振动加速度。对横梁的结构进行了改进,增强了结构的刚度,使白车身局部模态数减少,并在局部模态的振幅上有所降低。通过以上的优化和改进措施,使车身承受发动机三点悬置单位力激励下的顶板加速度响应均值降低为原方案的40%。


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