CN108489736A - 一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，力信号采集传感器设置在激振器的顶杆上，力信号采集传感器与被测结构刚性连接；信号发生采集器的信号输出端通过功率放大器与激振器连接；力信号采集传感器及非接触式速度信号采集传感器均与信号发生采集器的信号采集端连接。本发明一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，可对相联接结构件进行耦联损耗因子测试分析，进而获取不同频率下的耦联损耗因子情况，具有测试结果准确及应用范围广泛的特点。
Description
技术领域
本发明属于汽车研发与性能检测领域，尤其是涉及一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法。
背景技术
汽车振动噪声源通过与之相邻的结构件进行振动传递，进而可以有效影响到车内NVH水平，所以NVH的优劣不但取决于声源或振源的激励水平大小外，还与车身的结构特性有直接的关系。而车身阻尼是影响车身振动噪声传递的主要因素，车身的阻尼由车身结构件自身阻尼(内损耗因子)与联接件间联接阻尼(耦联损耗因子)决定。车身结构中许多部件均通过密封条或粘胶等进行连接，相联接结构的耦联损耗因子越大，则能量通过其传递后衰减越多，实现具有较好的隔振性能。
在现有技术条件下，在常规CAE分析中，结构与结构间的耦联损耗因子主要来自于经验数据，或直接通过对应材料定义予以默认，尚未有实际测试结果应用的案例。如此定义不但难以真实反映不同结构连接，在不同频带下的能量衰减特性，而且可能导致计算分析结果的错误，最终影响车辆的研发和性能测试的结果。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，可在实车安装状态下，对相联接结构件进行耦联损耗因子测试分析，进而获取不同频率下的耦联损耗因子情况，真实科学反映相联结构件在实际工作状态下的能量传递损耗衰减特性，改变现有技术中对耦联损耗因子的判定只能依赖经验数据和材料认定的缺陷。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，包括力信号采集传感器、悬挂固定的激振器、功率放大器、信号发生采集器、非接触式速度信号采集传感器及计算机；力信号采集传感器设置在激振器的顶杆上，力信号采集传感器与被测结构刚性连接；信号发生采集器的信号输出端通过功率放大器与激振器连接；力信号采集传感器及非接触式速度信号采集传感器均与信号发生采集器的信号采集端连接；信号发生采集器数据通讯接口与计算机连接。
被测结构件之间直接接触或通过橡胶条连接，信号发生采集器发出白噪声信号，并经功率放大器对信号进行放大，驱动激振器产生激励信号，对被测结构件进行激励，力信号采集传感器用于采集激振器对被测结构件的输入力信号，非接触式速度信号采集传感器用于采集被测结构件上的速度响应信号。非接触式速度信号采集传感器及力信号采集传感器所采集的信号输入信号发生采集器的信号采集端，信号发生采集器的数据输入计算机。
力信号采集传感器是PCB Model 2301-01A传感器，激振器是MB Modal2激振器，功率放大器是US-20W功率放大器。
信号发生采集器是LMS SCM05信号发生采集器，非接触式速度信号采集传感器是Polytec PSV-500传感器。
一种车身联接结构件耦联损耗因子测试方法，包括使用上述车身联接结构件耦联损耗因子测试系统，进行如下步骤：
步骤1：第一被测结构件与第二被测结构件实车状态连接，为直接接触或通过橡胶条连接，测量第一被测结构件的重量m；
步骤2：激振器在第二被测结构件上的第二被测结构件与第一被测结构件连接边缘处设置均匀分布的n个激励点，同时通过力信号采集传感器分别采集n个激励点的受力情况Fn；
步骤3：在激振器对第二被测结构件上n个激励点进行激励的同时，使用非接触式速度信号采集传感器分别采集在步骤2中设置的n个激励点的速度Vn，同时在第一被测结构件上采集K个测试点的速度VK；
步骤4：分别计算第二被测结构件上n个激励点的输入功率Pn；
其中Pn＝FnVn，Fn为第n个激励点的受力情况Fn，Vn为第n个激励点的速度Vn；
步骤5：分别计算第一被测结构件上K个激励点的输出能量,并计算平均值E；
其中m是第一被测结构件的重量m，VK是在第一被测结构件采集第K个测试点的速度VK；
步骤6：分别计算第二被测结构件上n个激励点，对应不同频率f的第一被测结构件与第二被测结构件耦联损耗因子值ηn，并进行线性平均，最终得到第一被测结构件与第二被测结构件耦联损耗因子η；
其中ηn＝Pn/2πfE,其中Pn是第二被测结构件上第n个激励点的输入功率Pn；E是第一被测结构件上K个激励点的输出能量的平均值E；f是对应的不同激励频率。
进一步的，在步骤2中，设置的激励点n个数是3到5个。
进一步的，在步骤3中，设置的测试点K个数是5到7个。
相对于现有技术，本发明一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，具有以下优势：
本发明一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，配合使用可在实车安装状态下，对相联接结构件进行耦联损耗因子测试分析，进而获取不同频率下的耦联损耗因子情况，具有以下技术优势：
1.本发明一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，采用功率流方法对结构件的输入输出振动能量进行计算，测试装置性能稳定可靠。同时从能量的角度进行测试分析，减少了由于数学计算假设引起的误差，测试结果准确可靠。
2.本发明一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，可实现不同频率下的结构连接件间耦联损耗因子的计算，弥补了耦联损耗因子测试方法上的不足，为CAE分析中阻尼参数的定义提供了技术支持，具有广泛的应用前景。
3.本发明一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，使用非接触式速度信号采集传感器避免了传统接触式传感器引发的附加质量问题，进一步减小了测试误差。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明实施例一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统结构示意图；
图2为本发明实施例一种车身联接结构件耦联损耗因子测试方法流程示意图。
附图标记说明：
1-第一被测结构件；2-第二被测结构件；3-力信号采集传感器；4-激振器；5-功率放大器；6-信号发生采集器；7-非接触式速度信号采集传感器；8-计算机。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统及方法，包括力信号采集传感器3、悬挂固定的激振器4、功率放大器5、信号发生采集器6、非接触式速度信号采集传感器7及计算机8；力信号采集传感器3设置在激振器4的顶杆上，力信号采集传感器3与被测结构刚性连接；信号发生采集器6的信号输出端通过功率放大器5与激振器4连接；力信号采集传感器3及非接触式速度信号采集传感器7均与信号发生采集器6的信号采集端连接；信号发生采集器6数据通讯接口与计算机8连接。
被测结构件之间直接接触或通过橡胶条连接，信号发生采集器6发出白噪声信号，并经功率放大器5对信号进行放大，驱动激振器4产生激励信号，对被测结构件进行激励，力信号采集传感器3用于采集激振器4对被测结构件的输入力信号，非接触式速度信号采集传感器7用于采集被测结构件上的速度响应信号。非接触式速度信号采集传感器7及力信号采集传感器3所采集的信号输入信号发生采集器6的信号采集端，信号发生采集器6的数据输入计算机8。
力信号采集传感器3是PCB Model 2301-01A传感器，激振器4是MB Modal2激振器，功率放大器5是US-20W功率放大器。
信号发生采集器6是LMS SCM05信号发生采集器，非接触式速度信号采集传感器7是Polytec PSV-500传感器。
如图1-2所示，一种车身联接结构件耦联损耗因子测试方法，包括使用上述车身联接结构件耦联损耗因子测试系统，进行如下步骤：
步骤1：第一被测结构件1与第二被测结构件2实车状态连接，为直接接触或通过橡胶条连接，测量第一被测结构件1的重量m；
步骤2：激振器4在第二被测结构件2上的第二被测结构件2与第一被测结构件1连接边缘处设置均匀分布的n个激励点，同时通过力信号采集传感器3分别采集n个激励点的受力情况Fn；
步骤3：在激振器4对第二被测结构件2上n个激励点进行激励的同时，使用非接触式速度信号采集传感器7分别采集在步骤2中设置的n个激励点的速度Vn，同时在第一被测结构件1上采集K个测试点的速度VK；
步骤4：分别计算第二被测结构件2上n个激励点的输入功率Pn；
其中Pn＝FnVn，Fn为第n个激励点的受力情况Fn，Vn为第n个激励点的速度Vn；
步骤5：分别计算第一被测结构件1上K个激励点的输出能量,并计算平均值E；
其中m是第一被测结构件1的重量m，VK是在第一被测结构件1采集第K个测试点的速度VK；
步骤6：分别计算第二被测结构件2上n个激励点，对应不同频率f的第一被测结构件1与第二被测结构件2耦联损耗因子值ηn，并进行线性平均，最终得到第一被测结构件1与第二被测结构件2耦联损耗因子η；
其中ηn＝Pn/2πfE,其中Pn是第二被测结构件2上第n个激励点的输入功率Pn；E是第一被测结构件1上K个激励点的输出能量的平均值E；f是对应的不同激励频率。
如图1-2所示，在步骤2中，设置的激励点n个数是3到5个。
如图1-2所示，在步骤3中，设置的测试点K个数是5到7个。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种车身联接结构件耦联损耗因子测试系统，其特征在于：包括力信号采集传感器(3)、悬挂固定的激振器(4)、功率放大器(5)、信号发生采集器(6)、非接触式速度信号采集传感器(7)及计算机(8)；所述力信号采集传感器(3)设置在所述激振器(4)的顶杆上，所述力信号采集传感器(3)与被测结构件刚性连接；所述信号发生采集器(6)的信号输出端通过所述功率放大器(5)与所述激振器(4)连接；所述力信号采集传感器(3)及所述非接触式速度信号采集传感器(7)均与所述信号发生采集器(6)的信号采集端连接；所述信号发生采集器(6)数据通讯接口与所述计算机(8)连接。
2.一种车身联接结构件耦联损耗因子测试方法，其特征在于：包括使用权利要求1所述的车身联接结构件耦联损耗因子测试系统，进行如下步骤：
步骤1：第一被测结构件(1)与第二被测结构件(2)实车状态连接，测量所述第一被测结构件(1)的重量m；
步骤2：激振器(4)在所述第二被测结构件(2)上的所述第二被测结构件(2)与所述第一被测结构件(1)连接边缘处设置均匀分布的n个激励点，同时通过力信号采集传感器(3)分别采集n个激励点的受力情况Fn；
步骤3：在所述激振器(4)对所述第二被测结构件(2)上n个激励点进行激励的同时，使用非接触式速度信号采集传感器(7)分别采集在步骤2中设置的n个激励点的速度Vn，同时在所述第一被测结构件(1)上采集K个测试点的速度VK；
步骤4：分别计算所述第二被测结构件(2)上n个激励点的输入功率Pn；
其中Pn＝FnVn，Fn为第n个激励点的受力情况Fn，Vn为第n个激励点的速度Vn；
步骤5：分别计算所述第一被测结构件(1)上K个激励点的输出能量,并计算平均值E；
其中m是所述第一被测结构件(1)的重量m，VK是在所述第一被测结构件(1)采集第K个测试点的速度VK；
步骤6：分别计算所述第二被测结构件(2)上n个激励点，对应不同频率f的所述第一被测结构件(1)与所述第二被测结构件(2)耦联损耗因子值ηn，并进行线性平均，最终得到所述第一被测结构件(1)与所述第二被测结构件(2)耦联损耗因子η；
其中ηn＝Pn/2πfE，Pn是所述第二被测结构件(2)上第n个激励点的输入功率Pn；E是所述第一被测结构件(1)上K个激励点的输出能量的平均值E；f是对应的不同激励频率。
3.根据权利要求2所述的一种车身联接结构件耦联损耗因子测试方法，其特征在于：在步骤2中，设置的激励点n个数是3到5个。
4.根据权利要求3所述的一种车身联接结构件耦联损耗因子测试方法，其特征在于：在步骤3中，设置的测试点K个数是5到7个。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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