CN106596131B - 一种汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种科学精准的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，有利于提高汽车白车身模态测试结果的准确性。该方法通过设置对被测白车身安装的边界条件、测点位置及数量、激励力的位置、幅值、方向以及试验数据的分析方法，能够在白车身模态测试之前，通过对激励力位置、幅值、方向的优化，以及局部结构传递函数的获取，保证白车身模态测试的科学性、可重复性和客观性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车白车身模态测试技术领域，具体涉及一种汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法。
背景技术
目前，行业内在汽车白车身模态测试时，无相关标准和方法确认输入激励力的位置、幅值和方向是否科学，仅凭经验确认，有以下明显不足：
（1）随着工业的不断进步，更多结构、材料复杂的白车身不断出现，传统的经验已经不再合适；
（2）白车身模态有6个自由度，激励力作为白车身模态测试的唯一激励源，其位置、幅值和方向对于模态参数的获取有决定性的作用，输入力的偏差会对试验结果产生不可预知的影响。
（3）白车身模态试验属于大规模的试验，需要较多的传感器和人力，如果不能绝对确认激励力的科学性，会导致试验结果不精准，复测将十分浪费时间和精力。
发明内容
本发明的目的是提出一种科学精准的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，有利于提高汽车白车身模态测试结果的准确性。
根据本发明提供的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，包括以下步骤：
A、测试状态准备：在硬质支撑面上，使用弹性悬挂或者弹性支撑使白车身离地，使白车身的刚体模态小于或等于设定值；
B、激励位置选取：在白车身前-后两条对角线远端位置分别选取4个激励点B1、B2、B3、B4，在白车身的顶棚位置布置三向振动传感器A，分别用力锤激励激励点B1、B2、B3、B4，观察三向振动传感器A的频率响应函数的峰值位置情况，如果激励点B1、B2、B3、B4中有任意两个激励点激励的峰值相等的情况，则任意选取白车身不同侧的两个激励点作为激励输入位置C1、C2；若否，则选取激励出峰值多的不同侧的两个激励点作为激励输入位置C1、C2；
C、激励点的幅值确定：在B步骤确认作为激励输入位置的两个激励点C1、C2上各布置三相振动传感器，分别用不同的力激励C1、C2，观察不同激励力下原点响应是否相同，如果相同，则以较大力的极限力的幅值作为激励输入，如果不相同，则在不过度激励的前提下，选择激励出峰值多的力的幅值作为激励输入；
D、激励方向的确定：分别激励激励点C1、C2的XYZ向，并同时采集激励点C1、C2在XYZ向上的频率响应函数，比较C1、C2点各自的X、Y向激励对应的原力响应，以三种条件判断激励方向：①如果该激励点的X、Y向上的频率响应函数的响应峰值均被Z向激励出现的响应峰值包含，则选择Z向作为唯一的激励方向；②如果该激励点的X、Y向上的频率响应函数出现Z向不包含的响应峰值，且X、Y向的响应峰值互不包含，则激励力在Z、Y、Z向均具有分力，且以Z向为主分力；③如果X向或Y向中仅有一个方向出现Z向不包含的响应峰值，则X向或Y向中出现Z向不包含的响应峰值的方向和Z向这两个方向上具有分力，且以Z向为主分力。
本发明的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，通过设置对被测白车身安装的边界条件、测点位置及数量、激励力的位置、幅值、方向以及试验数据的分析方法，能够在白车身模态测试之前，通过对激励力位置、幅值、方向的优化，以及局部结构传递函数的获取，保证白车身模态测试的科学性、可重复性和客观性。
进一步的，所述B步骤还包括激励位置精选步骤：在选好的激励输入位置C1、C2附近再分别选取点C3、C4，对点C1、C2和点C3、C4在X、Y、Z向的激励在原点处产生的频率响应函数进行比较，选择激励出峰值多的一对激励点作为激励点C1’和C2’；相应的C步骤和D步骤所述的C1和C2采用精选后的激励点C1’和C2’。通过验证被测白车身模态测试系统的互易性，进行激励位置精选，可进一步提高白车身模态测试结果的准确性。
进一步的，若点C1、C2和点C3、C4分别激励的峰值数量相同，则选取位于所述对角线上更远端的一对激励点作为激励输入位置C1’和C2’，以进一步涵盖可能发生的情况，保证方法的完整性。
进一步的，本发明还包括E步骤：在被测白车身呈悬臂梁结构的支架上安装三向振动传感器，获取所述支架的局部模态特性。对白车身模态测试来说，呈悬臂梁结构的支架的局部模态也有可能对整体阵型产生影响，可以在确认激励力的位置、幅值以及方向后，在开始白车身模态测试之前，获取呈悬臂梁结构的支架的局部模态特性，以分析该局部模态特性对整体阵型有无影响，从而提高白车身模态测试结果的准确性，减少复测可能。
优选的，所述A步骤的白车身的刚体模态设定值为10。
优选的，所述A步骤的弹性悬挂为弹性绳，所述弹性绳的作用点为被测白车身的前后悬架与车身安装点处。
作为另一种实施方式，所述A步骤的弹性支撑的作用点为被测白车身的前后悬架与车身安装点处。
附图说明
图1为本发明的白车身测试系统的示意图。
图2为测试位置选取示意图。
其中图示：1、白车身；2、弹性绳；3、弹性支撑；4、数据显示仪；5、数据采集器、6、数据采集器与数据显示器连接电缆；7、三向振动传感器；8、传感器与数据采集器连接电缆；9、力锤；10、力锤与数据采集器连接电缆。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
如图1、2，本发明的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，包括以下步骤：
A、测试状态准备：在硬质支撑面上，使用弹性绳2或者弹性支撑3使白车身离地，使白车身的刚体模态小于或等于10且尽量低；其中弹性绳2和弹性支撑3只能选取一种，作用点均为白车身1的前后悬架与车身安装点处；
B、激励位置选取：在白车身1的前-后两条对角线远端位置分别选取4个激励点B1、B2、B3、B4，在白车身的顶棚位置布置三向振动传感器A，分别用力锤激励激励点B1、B2、B3、B4，观察三向振动传感器A的频率响应函数的峰值位置情况，如果激励点B1、B2、B3、B4中有任意两个激励点激励的峰值相等的情况，例如FB1A=FB2A，FB3A=FB4A,则任意选取白车身不同侧的两个激励点作为激励输入位置C1、C2，也就是选取（B1、 B3）和（B2、B4）作为激励输入位置C1、C2；若否，则选取激励出峰值多的不同侧的两个激励点作为激励输入位置C1、C2，例如若FB1A＞FB2A，则前部激励点选取B1作为激励输入位置C1，后部激励点选取B3作为激励输入位置C2，两个激励点必须不同侧；
激励位置精选步骤：在B步骤选好的激励输入位置C1、C2，以激励输入位置C1、C2选取B1和B3为例，在B1和B3附近再分别选取点C3、C4，对点C1、C2和点C3、C4在X、Y、Z向的激励在原点处产生的频率响应函数进行比较，选择激励出峰值多的一对激励点作为激励点C1’和C2’；
C、激励点的幅值确定：在确认作为激励输入位置的两个激励点C1’和C2’上各布置三相振动传感器，分别用不同的力激励C1’和C2’，观察不同激励力下原点响应是否相同，如果相同，则以较大力的幅值作为激励输入，如果不相同，则在不过度激励的前提下，选择激励出峰值多的力的幅值作为激励输入；其中，本发明的整个过程均不允许过度激励。
D、激励方向的确定：分别激励激励点C1’和C2’的XYZ向，并同时采集激励点C1’和C2’在XYZ向上的频率响应函数，比较C1’和C2’点各自的X、Y向激励对应的原力响应，以三种条件判断激励方向：①如果该激励点的X、Y向上的频率响应函数的响应峰值均被Z向激励出现的响应峰值包含，则选择Z向作为唯一的激励方向；②如果该激励点的X、Y向上的频率响应函数出现Z向不包含的响应峰值，且X、Y向的响应峰值互不包含，则激励力在Z、Y、Z向均具有分力，且以Z向为主分力；③如果X向或Y向中仅有一个方向出现Z向不包含的响应峰值，则X向或Y向中出现Z向不包含的响应峰值的方向和Z向这两个方向上具有分力，且以Z向为主分力。
本发明通过设置对被测白车身安装的边界条件、测点位置及数量、激励力的位置、幅值、方向以及试验数据的分析方法，能够在白车身模态测试之前，通过对激励力位置、幅值、方向的优化，以及局部结构传递函数的获取，保证白车身模态测试的科学性、可重复性和客观性。
Claims (7)
1.一种汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，其特征在于包括以下步骤：
A、测试状态准备：在硬质支撑面上，使用弹性悬挂或者弹性支撑使白车身离地，使白车身的刚体模态小于或等于设定值；
B、激励位置选取：在白车身前-后两条对角线远端位置分别选取4个激励点B1、B2、B3、B4，在白车身的顶棚位置布置三向振动传感器A，分别用力锤激励激励点B1、B2、B3、B4，观察三向振动传感器A的频率响应函数的峰值位置情况，如果激励点B1、B2、B3、B4中有任意两个激励点激励的峰值相等的情况，则任意选取白车身不同侧的两个激励点作为激励输入位置C1、C2；若否，则选取激励出峰值多的不同侧的两个激励点作为激励输入位置C1、C2；
C、激励点的幅值确定：在B步骤确认作为激励输入位置的两个激励点C1、C2上各布置三相振动传感器，分别用不同的力激励C1、C2，观察不同激励力下原点响应是否相同，如果相同，则以较大力的幅值作为激励输入，如果不相同，则在不过度激励的前提下，选择激励出峰值多的力的幅值作为激励输入；
D、激励方向的确定：分别激励激励点C1、C2的XYZ向，并同时采集激励点C1、C2在XYZ向上的频率响应函数，比较C1、C2点各自的X、Y向激励对应的原力响应，以三种条件判断激励方向：①如果该激励点的X、Y向上的频率响应函数的响应峰值均被Z向激励出现的响应峰值包含，则选择Z向作为唯一的激励方向；②如果该激励点的X、Y向上的频率响应函数出现Z向不包含的响应峰值，且X、Y向的响应峰值互不包含，则激励力在Z、Y、Z向均具有分力，且以Z向为主分力；③如果X向或Y向中仅有一个方向出现Z向不包含的响应峰值，则X向或Y向中出现Z向不包含的响应峰值的方向和Z向这两个方向上具有分力，且以Z向为主分力。
2.根据权利要求1所述的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，其特征在于所述B步骤还包括激励位置精选步骤：在选好的激励输入位置C1、C2附近再分别选取点C3、C4，对点C1、C2和点C3、C4在X、Y、Z向的激励在原点处产生的频率响应函数进行比较，选择激励出峰值多的一对激励点作为激励点C1’和C2’；相应的C步骤和D步骤所述的C1和C2采用精选后的激励点C1’和C2’。
3.根据权利要求2所述的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，其特征在于若点C1、C2和点C3、C4分别激励的峰值数量相同，则选取位于所述对角线上更远端的一对激励点作为激励输入位置C1’和C2’。
4.根据权利要求1或2或3所述的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，其特征在于还包括E步骤：在被测白车身呈悬臂梁结构的支架上安装三向振动传感器，获取所述支架的局部模态特性。
5.根据权利要求4所述的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，其特征在于所述A步骤的白车身的刚体模态设定值为10。
6.根据权利要求5所述的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，其特征在于所述A步骤的弹性悬挂为弹性绳，所述弹性绳的作用点为被测白车身的前后悬架与车身安装点处。
7.根据权利要求5所述的汽车白车身模态测试中激励力的位置、幅值以及方向的确定方法，其特征在于所述A步骤的弹性支撑的作用点为被测白车身的前后悬架与车身安装点处。
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