CN116090286A - 商用车白车身模态分析评价方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用车白车身模态分析评价方法、装置、设备及存储介质，所述方法通过获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价，能够减少了白车身模态分析耗费的人力物力，降低了商用车车身设计开发开发周期和成本，提升了商用车车身设计开发效率，保证了车辆性能和特性，提高了商用车白车身模态分析评价精度和全面性。

Description

商用车白车身模态分析评价方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种商用车白车身模态分析评价方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

随着经济和汽车工业的飞速发展和，人民的生活水平得到快速提高，汽车逐渐成为普通家庭的出行代步工具；对汽车而言，汽车车身是汽车整车当中的一个重要组成部分；汽车车身指的是车辆用来载人装货的部分，也指车辆整体；有的车辆的车身既是驾驶员的工作场所，又是容纳乘客和货物的场所。

汽车车身包括车窗、车门、驾驶舱、乘客舱、发动机舱和行李舱等；汽车车身的造型有厢型、鱼型、船型、流线型及楔型等几种，结构形式分单厢、两厢和三厢等类型；汽车车身造型结构是车辆的形体语言，其设计好坏将直接影响到车辆的性能和的特性。

白车身的模态分析是汽车车身设计的重要步骤，模态的含意是系统的某一本质的振动形态，为了避免汽车在使用过程中产生共振，降低噪音，提升车辆乘坐舒适性，需要对白车身进行模态分析，从而为结构设计优化提供依据；现有技术中，白车身的模态分析需要投入大量的人力和物力，需要布置大量的测点，并对所有测点的频率响应曲线进行一系列的数值操作，开发周期长，成本高，制约了汽车的开发。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种商用车白车身模态分析评价方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术中白车身的模态分析需要投入大量的人力和物力，开发周期长，成本高，商用车车身设计开发效率低下，影响车辆性能和特性的技术问题。

第一方面，本发明提供一种商用车白车身模态分析评价方法，所述商用车白车身模态分析评价方法包括以下步骤：

获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；

获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；

根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价。

可选地，所述获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型，包括：

对商用车白车身进行扫描，获得所述商用车白车身的模态振型结构；

获取所述模态振型结构的变形趋势，根据所述变形趋势将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型。

可选地，所述获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根，包括：

对所述有限元模型建立对应的质量矩阵，刚度矩阵和阻尼矩阵；

根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程；

根据预设数值求解计算获得所述动力运动方程的特征根。

可选地，所述根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程，包括：

根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵通过下式构建所述有限元模型对应的动力运动方程：

其中，M为质量矩阵，m₁₁、m_1N、m_N1和m_NN为质量矩阵中的各质量元素，K为刚度矩阵，k₁₁、k_1N、k_N1和k_NN为刚度矩阵中的各矩阵元素，C为阻尼矩阵，c₁₁、c_1N、c_N1和cx_N为阻尼矩阵中的各阻尼元素，F为荷载向量，

为位移两次求导，

为位移求导，x为位移。

可选地，所述根据预设数值求解计算获得所述动力运动方程的特征根，包括：

根据预设数值对所述动力运动方程进行差分求解，获得位移响应；

将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，计算获得所述动力运动方程的特征根。

可选地，所述将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，计算获得所述动力运动方程的特征根，包括：

将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，通过下式计算获得所述动力运动方程的特征根：

x＝Xcosωt

当{F}＝0时，[[K]-λ[M]]{X}＝{0}

对应的特征方程为|[K]-λ[M]|＝0，其中特征根为λ＝ω²

其中，x为位移响应，X为模态振形，ω为模态频率，t为时间。

可选地，所述根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价，包括：

根据所述特征根求解所述动力运动方程对应的特征方程，获得振动系统的模态频率和模态振形；

将所述模态频率与预设频率阈值进行比较，获得频率比较结果，将所述模态振形与预设振形阈值进行比较，获得振形比较结果；

根据所述频率比较结果和所述振形比较结果对所述商用车白车身进行评价。

第二方面，为实现上述目的，本发明还提出一种商用车白车身模态分析评价装置，所述商用车白车身模态分析评价装置包括：

结构划分模块，用于获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；

求解模块，用于获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；

评价模块，用于根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价。

第三方面，为实现上述目的，本发明还提出一种商用车白车身模态分析评价设备，所述商用车白车身模态分析评价设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的商用车白车身模态分析评价程序，所述商用车白车身模态分析评价程序配置为实现如上文所述的商用车白车身模态分析评价方法的步骤。

第四方面，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有商用车白车身模态分析评价程序，所述商用车白车身模态分析评价程序被处理器执行时实现如上文所述的商用车白车身模态分析评价方法的步骤。

本发明提出的商用车白车身模态分析评价方法，通过获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价，能够减少了白车身模态分析耗费的人力物力，降低了商用车车身设计开发开发周期和成本，提升了商用车车身设计开发效率，保证了车辆性能和特性，提高了商用车白车身模态分析评价精度和全面性。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；

图2为本发明商用车白车身模态分析评价方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明商用车白车身模态分析评价方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明商用车白车身模态分析评价方法第三实施例的流程示意图；

图5为本发明商用车白车身模态分析评价方法第四实施例的流程示意图；

图6为本发明商用车白车身模态分析评价方法第五实施例的流程示意图；

图7为本发明商用车白车身模态分析评价装置第一实施例的功能模块图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的解决方案主要是：通过获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价，能够减少了白车身模态分析耗费的人力物力，降低了商用车车身设计开发开发周期和成本，提升了商用车车身设计开发效率，保证了车辆性能和特性，提高了商用车白车身模态分析评价精度和全面性，解决了现有技术中白车身的模态分析需要投入大量的人力和物力，开发周期长，成本高，商用车车身设计开发效率低下，影响车辆性能和特性的技术问题。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。

如图1所示，该设备可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如Wi-Fi接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(Non-Volatile Memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的设备结构并不构成对该设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作装置、网络通信模块、用户接口模块以及商用车白车身模态分析评价程序。

本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的商用车白车身模态分析评价程序，并执行以下操作：

获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；

获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；

根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价。

本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的商用车白车身模态分析评价程序，还执行以下操作：

对商用车白车身进行扫描，获得所述商用车白车身的模态振型结构；

获取所述模态振型结构的变形趋势，根据所述变形趋势将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型。

本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的商用车白车身模态分析评价程序，还执行以下操作：

对所述有限元模型建立对应的质量矩阵，刚度矩阵和阻尼矩阵；

根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程；

根据预设数值求解计算获得所述动力运动方程的特征根。

本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的商用车白车身模态分析评价程序，还执行以下操作：

根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵通过下式构建所述有限元模型对应的动力运动方程：

其中，M为质量矩阵，m₁₁、m_1N、m_N1和m_NN为质量矩阵中的各质量元素，K为刚度矩阵，k₁₁、k_1N、k_N1和k_NN为刚度矩阵中的各矩阵元素，C为阻尼矩阵，c₁₁、c_1N、c_N1和c_NN为阻尼矩阵中的各阻尼元素，F为荷载向量，

为位移两次求导，

为位移求导，x为位移。

本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的商用车白车身模态分析评价程序，还执行以下操作：

根据预设数值对所述动力运动方程进行差分求解，获得位移响应；

将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，计算获得所述动力运动方程的特征根。

本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的商用车白车身模态分析评价程序，还执行以下操作：

将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，通过下式计算获得所述动力运动方程的特征根：

x＝Xcosωt

当{F}＝0时，[[K]-λ[M]]{X}＝{0}

对应的特征方程为|[K]-λ[M]|＝0，其中特征根为λ＝ω²

其中，x为位移响应，X为模态振形，ω为模态频率，t为时间。

本发明设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的商用车白车身模态分析评价程序，还执行以下操作：

根据所述特征根求解所述动力运动方程对应的特征方程，获得振动系统的模态频率和模态振形；

将所述模态频率与预设频率阈值进行比较，获得频率比较结果，将所述模态振形与预设振形阈值进行比较，获得振形比较结果；

根据所述频率比较结果和所述振形比较结果对所述商用车白车身进行评价。

本实施例通过上述方案，通过获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价，能够减少了白车身模态分析耗费的人力物力，降低了商用车车身设计开发开发周期和成本，提升了商用车车身设计开发效率，保证了车辆性能和特性，提高了商用车白车身模态分析评价精度和全面性。

基于上述硬件结构，提出本发明商用车白车身模态分析评价方法实施例。

参照图2，图2为本发明商用车白车身模态分析评价方法第一实施例的流程示意图。

在第一实施例中，所述商用车白车身模态分析评价方法包括以下步骤：

步骤S10、获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型。

需要说明的是，获得了商用车白车身的模态振型结构后，一般可以通过有限元的方法将模型结构划分成有限个离散单元，进而根据有限个离散单元组成的有限元模型。

步骤S20、获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根。

可以理解的是，所述有限元模型可以构建对应的动力运动方程，进而求解动力运动方程，可以计算获得所述动力运动方程的特征根。

步骤S30、根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价。

应当理解的是，通过所述特征根可以获得振动系统的模态频率和模态振形，依据所述模态频率和所述振形可以对所述商用车白车身进行模态分析评价，获得相应的匹配结果，为后续商用车车身设计提供相应参数依据和建议。

本实施例通过上述方案，通过获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价，能够减少了白车身模态分析耗费的人力物力，降低了商用车车身设计开发开发周期和成本，提升了商用车车身设计开发效率，保证了车辆性能和特性，提高了商用车白车身模态分析评价精度和全面性。

进一步地，图3为本发明商用车白车身模态分析评价方法第二实施例的流程示意图，如图3所示，基于第一实施例提出本发明商用车白车身模态分析评价方法第二实施例，在本实施例中，所述步骤S10具体包括以下步骤：

步骤S11、对商用车白车身进行扫描，获得所述商用车白车身的模态振型结构。

需要说明的是，对商用车白车身进行扫描，可以获得所述商用车白车身在振态的形状，即所述商用车白车身的模态振型结构。

步骤S12、获取所述模态振型结构的变形趋势，根据所述变形趋势将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型。

可以理解的是，所述模态振型结构对应有结构的变形趋势，通过所述变形趋势可以将所述模态振型结构划分为有限个离散单元，进而将有限个离散单元组成有限元模型。

在具体实现中，从振态的形状我们可以知道在某个自然共振频率下，结构的变形趋势(例如弯曲及扭转模态等)；若要加强结构的刚性，就可以从这些较弱的部分来加强；比如说车身设计，如果经过模态分析后会发现，最低频的振态是车身的扭转方向，那表示这个方向的刚度是首先需加强的部分。

本实施例通过上述方案，通过对商用车白车身进行扫描，获得所述商用车白车身的模态振型结构；获取所述模态振型结构的变形趋势，根据所述变形趋势将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型，能够快速将模态振型结构划分为有限元模型，提高了商用车白车身模态分析评价精度和全面性。

进一步地，图4为本发明商用车白车身模态分析评价方法第三实施例的流程示意图，如图4所示，基于第一实施例提出本发明商用车白车身模态分析评价方法第三实施例，在本实施例中，所述步骤S20具体包括以下步骤：

步骤S21、对所述有限元模型建立对应的质量矩阵，刚度矩阵和阻尼矩阵。

需要说明的是，在通过有限元的方法将模型结构划分成有限个离散单元后，可以对所述有限元模型建立对应的质量矩阵，刚度矩阵和阻尼矩阵。

步骤S22、根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程。

可以理解的是，通过所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵可以构建所述有限元模型对应的动力运动方程。

在具体实现中，可以通过前处理软件对对该有限元模型建立对应的质量矩阵，刚度矩阵与阻尼矩阵，进而得到振动系统的动力学运动方程，一般的，所述前处理软件可以使用HYPERMESH 14.0\ANSA14.0及以上版本，当然也可以使用其他处理软件，本实施例对此不加以限制。

进一步的，所述步骤S22具体包括以下步骤：

根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵通过下式构建所述有限元模型对应的动力运动方程：

其中，M为质量矩阵，m₁₁、m_1N、m_N1和m_NN为质量矩阵中的各质量元素，K为刚度矩阵，k₁₁、k_1N、k_N1和k_NN为刚度矩阵中的各矩阵元素，C为阻尼矩阵，c₁₁、c_1N、c_N1和c_NN为阻尼矩阵中的各阻尼元素，F为荷载向量，

为位移两次求导(相当于加速度)，

为位移求导(相当于速度)，x为位移。

可以理解的是，通过上述公式可以利用所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程。

步骤S23、根据预设数值求解计算获得所述动力运动方程的特征根。

应当理解的是，通过预先设置的特定数值可以求解计算获得所述动力运动方程的特征根。

本实施例通过上述方案，通过对所述有限元模型建立对应的质量矩阵，刚度矩阵和阻尼矩阵；根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程；根据预设数值求解计算获得所述动力运动方程的特征根，能够减少了白车身模态分析耗费的人力物力，降低了商用车车身设计开发开发周期和成本，提升了商用车车身设计开发效率。

进一步地，图5为本发明商用车白车身模态分析评价方法第四实施例的流程示意图，如图5所示，基于第三实施例提出本发明商用车白车身模态分析评价方法第四实施例，在本实施例中，所述步骤S23具体包括以下步骤：

步骤S231、根据预设数值对所述动力运动方程进行差分求解，获得位移响应。

需要说明的是，通过预先设置的特定数值可以对所述动力运动方程进行差分求解，进而获得位移响应。

在具体实现中，可以通过向前差分法或中心差分法直接求解所述动力运动方程，首先获得位移响应。

步骤S232、将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，计算获得所述动力运动方程的特征根。

可以理解的是，将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，可以进一步计算获得所述动力运动方程的特征根。

在具实现中，模态的求解方法以lanczos法为例，求解范围为前20阶，设置方法可以为(1)点击collectors工具条中的load collectors工具按钮，在弹出的对话框中将cardimage＝设置为EIGRL；(2)点击create/edit，在弹出的对话框中，将ND设置成20；定义求解的类型为normal mode，相应的求解程序序列为SOL103；设置方法如下：点击analysis页→control card面板→SOL子面板：analysis选择Normal Modes，求解序列代号自动置于103：。

相应的，工况可以定义一个自由模态工况，具体设置方法如下：

(1)点击analysis页→control card面板→GLOBAL_CASE_CONTROL子面板；(2)在弹出的对话框中，勾选METHOD(STRUCTURE)，双击METHOD复选框，选择已经创建好的eigrl载荷。

定义参数：

(1)要求当刚度矩阵中存在奇点时，对模型进行自动约束；

(2)要求计算结果文件类型是PATRAN/NASTRAN所对应的文件类型.op2。

设置方法如点击analysis页→control card面板→PARAM子面板。

勾选AUTOSPC；

勾选POST，保持默认参数-1。

要求输出所有节点的位移(DISPLACEMENT)设置方法如下(1)点击analysis页→control card面板→GLOBAL_OUTPUT_REQUEST子面板：

(2)勾选DISPLACEMENT，勾选下方的FORMAT，并选择PLOT，OPTION置于ALL，表示生成所有点的位移数据。

输出格式为.bdf的NASTRAN计算模型，具体方法：

(1)点击菜单栏“File→Expert→Solver Deck”；文件名称及保存路径中均不能含有中文；Export选项选择all；

求解完成后，将格式为op2的结果文件导入到Hyperview中进行查看。

评价指标可以为整体的一阶扭转模态频率；和整体的一阶弯曲模态频率。

进一步的，所述步骤S232具体包括以下步骤：

将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，通过下式计算获得所述动力运动方程的特征根：

x＝Xcosωt

当{F}＝0时，[[K]-λ[M]]{X}＝{0}

对应的特征方程为|[K]-λ[M]|＝0，其中特征根为λ＝ω²

其中，x为位移响应，X为模态振形，ω为模态频率，t为时间。

应当理解的是，将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，获得特征根。

后直接求解特征方程组|[K]-λ[M]|＝0即可计算得出模态频率，然后把得到的模态频率代回方程组[[K]-λ[M]]{X}＝{0}，即可计算获得对应的模态振形。

本实施例通过上述方案，通过根据预设数值对所述动力运动方程进行差分求解，获得位移响应；将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，计算获得所述动力运动方程的特征根，能够准确获得特征根，有利于车身模态分析，减少了白车身模态分析耗费的人力物力，降低了商用车车身设计开发开发周期和成本，提升了商用车车身设计开发效率。

进一步地，图6为本发明商用车白车身模态分析评价方法第五实施例的流程示意图，如图6所示，基于第一实施例提出本发明商用车白车身模态分析评价方法第五实施例，在本实施例中，所述步骤S30具体包括以下步骤：

步骤S31、根据所述特征根求解所述动力运动方程对应的特征方程，获得振动系统的模态频率和模态振形。

需要说明的是，将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，获得特征根，利用所述特征根求解所述动力运动方程对应的特征方程，可以获得振动系统的模态频率和模态振形。在具体实现中，将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，获得特征根后直接求解特征方程组|[K]-λ[M]|＝0即可计算得出模态频率，然后把得到的模态频率代回方程组[[K]-λ[M]]{X}＝{0}，即可计算获得对应的模态振形。

步骤S32、将所述模态频率与预设频率阈值进行比较，获得频率比较结果，将所述模态振形与预设振形阈值进行比较，获得振形比较结果。

可以理解的是，将所述模态频率与预先设置的频率阈值进行比较，可以获得频率比较结果，将所述模态振形与预先设置的振形阈值进行比较，可以获得振形比较结果

步骤S33、根据所述频率比较结果和所述振形比较结果对所述商用车白车身进行评价。

应当理解的是，通过所述频率比较结果和所述振形比较结果可以对所述商用车白车身进行车身分析并生成相应的评价报告。

在具体实现中，整体的一阶扭转模态频率，整体的一阶弯曲模态频率均高于目标值，例如：预设振形阈值可以设置为无前后挡风玻璃大于18HZ/有前后挡风玻璃大于30HZ；或预设频率阈值可以设置为对标车水平并避开发动机激励频率±3Hz，当然也可以设置为其他参数阈值，本实施例对此不加以限制。

本实施例通过上述方案，通过根据所述特征根求解所述动力运动方程对应的特征方程，获得振动系统的模态频率和模态振形；将所述模态频率与预设频率阈值进行比较，获得频率比较结果，将所述模态振形与预设振形阈值进行比较，获得振形比较结果；根据所述频率比较结果和所述振形比较结果对所述商用车白车身进行评价；能够减少了白车身模态分析耗费的人力物力，降低了商用车车身设计开发开发周期和成本，提升了商用车车身设计开发效率，保证了车辆性能和特性，提高了商用车白车身模态分析评价精度和全面性。

相应地，本发明进一步提供一种商用车白车身模态分析评价装置。

参照图7，图7为本发明商用车白车身模态分析评价装置第一实施例的功能模块图。

本发明商用车白车身模态分析评价装置第一实施例中，该商用车白车身模态分析评价装置包括：

结构划分模块10，用于获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型。

求解模块20，用于获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根。

评价模块30，用于根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价。

所述结构划分模块10，还用于对商用车白车身进行扫描，获得所述商用车白车身的模态振型结构；获取所述模态振型结构的变形趋势，根据所述变形趋势将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型。

所述求解模块20，还用于对所述有限元模型建立对应的质量矩阵，刚度矩阵和阻尼矩阵；根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程；根据预设数值求解计算获得所述动力运动方程的特征根。

所述求解模块20，还用于根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵通过下式构建所述有限元模型对应的动力运动方程：

其中，M为质量矩阵，m₁₁、m_1N、m_N1和m_NN为质量矩阵中的各质量元素，K为刚度矩阵，k₁₁、k_1N、k_N1和k_NN为刚度矩阵中的各矩阵元素，C为阻尼矩阵，c₁₁、c_1N、c_N1和c_NN为阻尼矩阵中的各阻尼元素，F为荷载向量，

为位移两次求导，

为位移求导，x为位移。

所述求解模块20，还用于根据预设数值对所述动力运动方程进行差分求解，获得位移响应；将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，计算获得所述动力运动方程的特征根。

所述求解模块20，还用于将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，通过下式计算获得所述动力运动方程的特征根：

x＝Xcosωt

当{F}＝0时，[[K]-λ[M]]{X}＝{0}

对应的特征方程为|[K]-λ[M]|＝0，其中特征根为λ＝ω²

其中，x为位移响应，X为模态振形，ω为模态频率，t为时间。

所述评价模块30，还用于根据所述特征根求解所述动力运动方程对应的特征方程，获得振动系统的模态频率和模态振形；将所述模态频率与预设频率阈值进行比较，获得频率比较结果，将所述模态振形与预设振形阈值进行比较，获得振形比较结果；根据所述频率比较结果和所述振形比较结果对所述商用车白车身进行评价。

其中，商用车白车身模态分析评价装置的各个功能模块实现的步骤可参照本发明商用车白车身模态分析评价方法的各个实施例，此处不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有商用车白车身模态分析评价程序，所述商用车白车身模态分析评价程序被处理器执行时实现如下操作：

获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；

获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；

根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价。

进一步地，所述商用车白车身模态分析评价程序被处理器执行时还实现如下操作：

对商用车白车身进行扫描，获得所述商用车白车身的模态振型结构；

获取所述模态振型结构的变形趋势，根据所述变形趋势将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型。

进一步地，所述商用车白车身模态分析评价程序被处理器执行时还实现如下操作：

对所述有限元模型建立对应的质量矩阵，刚度矩阵和阻尼矩阵；

根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程；

根据预设数值求解计算获得所述动力运动方程的特征根。

进一步地，所述商用车白车身模态分析评价程序被处理器执行时还实现如下操作：

根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵通过下式构建所述有限元模型对应的动力运动方程：

其中，M为质量矩阵，m₁₁、m_1N、m_N1和m_NN为质量矩阵中的各质量元素，K为刚度矩阵，k₁₁、k_1N、k_N1和k_NN为刚度矩阵中的各矩阵元素，C为阻尼矩阵，c₁₁、C_1N、c_N1和c_NN为阻尼矩阵中的各阻尼元素，F为荷载向量，

为位移两次求导，

为位移求导，x为位移。

进一步地，所述商用车白车身模态分析评价程序被处理器执行时还实现如下操作：

根据预设数值对所述动力运动方程进行差分求解，获得位移响应；

将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，计算获得所述动力运动方程的特征根。

进一步地，所述商用车白车身模态分析评价程序被处理器执行时还实现如下操作：

将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，通过下式计算获得所述动力运动方程的特征根：

x＝Xcosωt

当{F}＝0时，[[K]-λ[M]]{X}＝{0}

对应的特征方程为|[K]-λ[M]|＝0，其中特征根为λ＝ω²

其中，x为位移响应，X为模态振形，ω为模态频率，t为时间。

进一步地，所述商用车白车身模态分析评价程序被处理器执行时还实现如下操作：

根据所述特征根求解所述动力运动方程对应的特征方程，获得振动系统的模态频率和模态振形；

将所述模态频率与预设频率阈值进行比较，获得频率比较结果，将所述模态振形与预设振形阈值进行比较，获得振形比较结果；

根据所述频率比较结果和所述振形比较结果对所述商用车白车身进行评价。

本实施例通过上述方案，通过获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价，能够减少了白车身模态分析耗费的人力物力，降低了商用车车身设计开发开发周期和成本，提升了商用车车身设计开发效率，保证了车辆性能和特性，提高了商用车白车身模态分析评价精度和全面性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种商用车白车身模态分析评价方法，其特征在于，所述商用车白车身模态分析评价方法包括：

获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；

获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；

根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价。

2.如权利要求1所述的商用车白车身模态分析评价方法，其特征在于，所述获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型，包括：

对商用车白车身进行扫描，获得所述商用车白车身的模态振型结构；

获取所述模态振型结构的变形趋势，根据所述变形趋势将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型。

3.如权利要求1所述的商用车白车身模态分析评价方法，其特征在于，所述获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根，包括：

对所述有限元模型建立对应的质量矩阵，刚度矩阵和阻尼矩阵；

根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程；

根据预设数值求解计算获得所述动力运动方程的特征根。

4.如权利要求3所述的商用车白车身模态分析评价方法，其特征在于，所述根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵构建所述有限元模型对应的动力运动方程，包括：

根据所述质量矩阵，所述刚度矩阵和所述阻尼矩阵通过下式构建所述有限元模型对应的动力运动方程：

其中，M为质量矩阵，m₁₁、m_1N、m_N1和m_NN为质量矩阵中的各质量元素，K为刚度矩阵，k₁₁、k_1N、k_N1和k_NN为刚度矩阵中的各矩阵元素，C为阻尼矩阵，c₁₁、c_1N、c_N1和c_NN为阻尼矩阵中的各阻尼元素，F为荷载向量，

为位移两次求导，

为位移求导，x为位移。

5.如权利要求3所述的商用车白车身模态分析评价方法，其特征在于，所述根据预设数值求解计算获得所述动力运动方程的特征根，包括：

根据预设数值对所述动力运动方程进行差分求解，获得位移响应；

将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，计算获得所述动力运动方程的特征根。

6.如权利要求5所述的商用车白车身模态分析评价方法，其特征在于，所述将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，计算获得所述动力运动方程的特征根，包括：

将所述位移响应代入到所述动力运动方程中，通过下式计算获得所述动力运动方程的特征根：

x＝Xcosωt

当{F}＝0时，[[K]-λ[M]]{X}＝{0}

对应的特征方程为|[K]-λ[M]|＝0，其中特征根为λ＝ω²

其中，x为位移响应，X为模态振形，ω为模态频率，t为时间。

7.如权利要求1所述的商用车白车身模态分析评价方法，其特征在于，所述根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价，包括：

根据所述特征根求解所述动力运动方程对应的特征方程，获得振动系统的模态频率和模态振形；

将所述模态频率与预设频率阈值进行比较，获得频率比较结果，将所述模态振形与预设振形阈值进行比较，获得振形比较结果；

根据所述频率比较结果和所述振形比较结果对所述商用车白车身进行评价。

8.一种商用车白车身模态分析评价装置，其特征在于，所述商用车白车身模态分析评价装置包括：

结构划分模块，用于获取商用车白车身的模态振型结构，将所述模态振型结构划分为有限个离散单元组成的有限元模型；

求解模块，用于获取所述有限元模型对应的动力运动方程，计算获得所述动力运动方程的特征根；

评价模块，用于根据所述特征根获得振动系统的模态频率和模态振形，根据所述模态频率和所述振形对所述商用车白车身进行评价。

9.一种商用车白车身模态分析评价设备，其特征在于，所述商用车白车身模态分析评价设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的商用车白车身模态分析评价程序，所述商用车白车身模态分析评价程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的商用车白车身模态分析评价方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有商用车白车身模态分析评价程序，所述商用车白车身模态分析评价程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的商用车白车身模态分析评价方法的步骤。

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