1、上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司文件名稱：白車身模態(tài)分析作業(yè)指導(dǎo)書文件編號：YJY P 0020 A1-2004歸口部門：研究院文件版本號：A1貞他：1/16文件編號： YJY P 0020 A1-2004文件名稱：白車身模態(tài)分析作業(yè)指導(dǎo)書編制：日期：審核：日期：批準(zhǔn)：日期：發(fā)布日期：年 月日實施日期：年 月日17為使本公司白車身模態(tài)分析規(guī)范化，參考國內(nèi)外白車身模態(tài)分析的技術(shù)， 結(jié)合本公司已經(jīng)開發(fā)車型的經(jīng)驗，編制本分析作業(yè)指導(dǎo)書。意在對本公司分析 人員在做白車身模態(tài)分析的過程中起指導(dǎo)作用，讓不熟悉或者不太熟悉該分析 的員工有所依據(jù)，提高工作效率和精度。本作業(yè)指導(dǎo)書將在本公司所有白車身 模態(tài)分析中貫

2、徹，并將在實踐中進(jìn)一步提高完善。內(nèi)容包括：前處理模型；分析軟件的使用；工程載荷及求解的設(shè)置；分析 結(jié)果后處理和評價標(biāo)準(zhǔn)等。本標(biāo)準(zhǔn)于2004年9月起實施。本標(biāo)準(zhǔn)由上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室提出。本標(biāo)準(zhǔn)由上海同濟(jì)同捷科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)室負(fù)責(zé)歸口管理。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：謝穎、鄧文彬分析工作流程汽車設(shè)計部門汽車工程設(shè)計 研究院CAE分 院振動與噪音 分析研究所項 目分析員主管分析員項目分析員主管分析員項目分析員主管分析員項目啟動通知書根據(jù)合同要求確定 分析內(nèi)容。保證數(shù)據(jù)完整性保證網(wǎng)格劃分及計 算方式的正確性CAE分院模態(tài)分析工作所需時間在車身分院提供完整白車身數(shù)模（有焊點，且沒有干涉

3、）的條件下，一輪建模計算及編寫報告需22天/5人。通常一個項目中，隨設(shè)計的不斷更新，需不斷更新檢查和計算。白車身模態(tài)分析流程1、適用范圍任何車型的白車身2、分析的目標(biāo)及意義本分析旨在分析白車身的振動固有頻率和振型，得到的數(shù)據(jù)可為車身結(jié)構(gòu)設(shè) 計和振動噪聲分析提供參考。3、前處理建模3.1 白車身模型（只包括焊接總成，不包括門、玻璃、內(nèi)飾等螺栓緊固件），焊點用RBE2（6個自由度）模擬，焊點布置應(yīng)符合實際情況，邊界條件為自由。3.2 網(wǎng)格大小和注意事項如下。3.2.1建模標(biāo)準(zhǔn)（所有項均在 HYPERMESH中檢測）表1單元參數(shù)單元分類界限最低界限或范圍滿足程度Length大于8mm5mm必須Asp

4、ect ratio小于45必須Internal angle四邊形單元450-1350300-1500必須三角形單元300-1200250-1300必須Jacobian大于0.750.6必須Warpage小于1015盡量Chord dev暫缺三角形單元總數(shù)小于8%10%盡量（注：三角形單元總數(shù)指的是整車中三角形單元所占比列）在網(wǎng)格劃分之前，一定要充分考慮該零件與其它零部件之間的連接關(guān)系3.2.2 在hypermesh中注意事項：3.2.2.1 單元網(wǎng)格總體系求：連續(xù)、均勻、美觀，過渡平緩。1.1.1.1 于倒角,倒角兩端點距離小于 5mm寸可刪去（命令：geomdistance ）。 當(dāng)?shù)菇莾啥?/p>

5、點距離大于 5mm時，測一下倒角的弧長（命令：geomlength）,如弧 長小于10mmM劃分一個單元，大于10mm劃分兩排單元，如難以滿足單元長度 要求，可將倒角的一邊toggle掉。對于孔，半徑小于 5mm時可刪去，同時刪去 小于5mm5勺凸臺和沉孔。1.1.1.3 對于對稱件,只劃分一個件的網(wǎng)格，另一個件使用鏡像方法生成。對于一 個單個零件如果是左右對稱的，可將它從中間切開，劃分一半即可（使用 splitbody 命令）,對于單個零件判斷其是否是左右對稱的，可將切開的另一半鏡 像過去（使用transform 命令），渲染后看是否重合1.1.1.4 對于一些比較小的零部件（比如小螺栓）根

6、據(jù)其位置和尺寸及對分析目標(biāo) 的重要性可不進(jìn)行網(wǎng)格劃分1.1.1.5 B柱之前的零件 網(wǎng)格尺寸控制在 10-15mm對于B柱之后c柱之前的零 件，可適當(dāng)增大網(wǎng)格尺寸，定在 15-20mm c柱之后20- 35mm劃分時可根據(jù)具 體情況進(jìn)行調(diào)整（如對一些連接處可劃分細(xì)一些）；1.1.1.6 原則上存在焊點的翻邊必須劃分兩排單元,識別焊邊可察看各總成數(shù)模、 或者是看參考車型以及去設(shè)計部門的相關(guān)負(fù)責(zé)人聯(lián)系。在焊點的翻邊上，如翻邊 長度小于10mm在保證最小單元長度要求下，可適當(dāng)將翻邊加長。大于 10mm 時，考慮劃分兩排單元，對不符合長度要求的單元進(jìn)行必要的調(diào)整（如將翻邊的 邊界toggle掉）。原則

7、上焊點位置由設(shè)計部門確定，在設(shè)計部門已提供焊點位置的情況下，采取以 下操作步驟：1）在UG中檢查焊點位置，若發(fā)現(xiàn)分布不合理的焊點，須與車身相 關(guān)設(shè)計人員確認(rèn)；2）將零件導(dǎo)入HYPERMES出中應(yīng)包含該零件的焊點信息一一 點和圓圈線（導(dǎo)入前需確認(rèn)在 UG里已經(jīng)將點、線、面分層）；3）將含圓線圈的 COMPI藏，只顯示零件和焊點，然后用 GEOM CLEANUP/FIXED POINTS/ADD將 焊點變成零件面上的硬點；4）劃分網(wǎng)格并按標(biāo)準(zhǔn)檢查好單元質(zhì)量后，文件先以 HM格式進(jìn)行保存（須包含所有點、線、面和單元），然后將網(wǎng)格輸出成*bdf文 件，再將焊點和圓圈線輸出成*igs （該文件的命名方法

8、：在bdf文件名前加w。 如：bdf 文件 53-01.bdf ,則 igs 文件 w53-01.igs ）; 5）在 PATRAN!裝配時，將同一零件的*.bdf、*igs 文件導(dǎo)入，且放在同一個 GROUPI。6）圓圈的個數(shù)的 含義如下：兩層焊點以5紅色圓圈表示；三層焊點以6紅色雙圓圈表示；四 層焊點以7紅色三圓圈表示；多層焊用一個多點RBE2模擬，不能用多個 RBE2模擬，且該RBE2的INDEPENDENT點位于中間板上。7）對于跨總成的多層焊 點，須在裝配完整后再行連接。在確認(rèn)設(shè)計部門不能提供焊點的情況下，焊點的 布置按照 “白車身焊接設(shè)置”操作指導(dǎo)書 ，對于參考車型中焊點比 “白車

9、身 焊接設(shè)置”操作指導(dǎo)書普遍比較密的區(qū)域，可以根據(jù)參考樣車的實際情況適當(dāng) 對該處焊點進(jìn)行加密。1.1.1.7 在hypermesh里劃分完網(wǎng)格后，進(jìn)行表1中的檢查并對不符合規(guī)范的網(wǎng)格 進(jìn)行調(diào)整和修改（操作命令： 2Dedit elementclearup ） 。調(diào)整完后，使用 toolscheck elems 命令進(jìn)行一次總檢測。1.1.1.8 單個零件的有限元模型中不允許有自由節(jié)點和重復(fù)單元存在， shell 單元 的法向要一致（命令： toolsnormal ） 。1.1.1.9 總成各零件劃分完畢，以 HM格式進(jìn)行保存，同時輸出 BDF文件。注意備 份。3.2.3 文件命名規(guī)范3.2.3

10、.1 UG導(dǎo)出的IGS文件，命名與原 PRT文件名相同，如：5400121.Prt » 5121.igs ； 對 稱件命名 ， 如 ： 5400111（對稱件 5400121） .prt 5400111 121.igs3.2.3.2 HM文件命名時同IGS文件，輸出的BDFt件命名時亦同IGS文件。3.2.4 總成干涉調(diào)整本次有限元模型的建立，以各總成為基礎(chǔ)。總成零件劃分完畢，將在PATRAN中進(jìn)行干涉的調(diào)整，焊點連接。以下是操作方法：3.2.4.1 打開PATRAN20Q1選擇File New 輸入文件名，OK彈出Model Preferences 菜單， Tolerance 選項

11、選擇 Default , OK 。3.2.4.2 分 層 導(dǎo) 入 有 限 元 模 型 。 File >Import, 彈 出 對 話 框 ， Object 選 擇Model, Source 選擇 MSC Nastran Input , Current Group 中輸入層名（注意：層 名必須與導(dǎo)入的BDFi件名一致，頭部加總成號，如：53 5300101）, Apply。3.2.4.3 所有零件導(dǎo)入后，刪去由Hypermesh產(chǎn)生的材料和單元特性信息。操作： Materials deleteProperties delete3.2.4.4 Post單個層，檢查網(wǎng)格的邊界、法向。操作：El

12、ements Verifyelementboundaries3.2.4.5 Post所有層，檢查零件干涉，并進(jìn)行調(diào)整，操作:Element ModifyNodeOffset4、分析軟件的使用3D工程軟件：UG （用于幾何面修改和建立，并傳送到分析軟件）有限元分析軟件： HYPERMESH, PATRAN （用于前、后處理）；NASTRAN（用于求解結(jié)果）5、分析結(jié)果后處理及評價標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)的含義是系統(tǒng)的某一本質(zhì)的振動形態(tài)，在這種振動形態(tài)下，系統(tǒng)表現(xiàn)出單 自由度系統(tǒng)的運(yùn)動特征。模態(tài)分析指對結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性的解析分析和試驗分析，其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性用模態(tài) 參數(shù)來表征，模態(tài)參數(shù)是系統(tǒng)運(yùn)動方程的特征值和特征向量。

13、其經(jīng)典定義是：將線 性定常系統(tǒng)振動微分方程組中的物理坐標(biāo)變換為模態(tài)坐標(biāo)，使方程組解耦，成為一組以模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)參數(shù)描述的獨立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。其中，坐標(biāo)變換的變換矩陣為模態(tài)矩陣，其每列為模態(tài)振型。模態(tài)分析的核心在于對系統(tǒng)的固有特性的提煉和識別，最終目標(biāo)為識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動特性分析、振動故障診斷和預(yù)報以及結(jié)構(gòu)動力特性的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。通過模態(tài)分析求得白車身除剛體模態(tài)外的200Hz 以下的模態(tài)振型。以目標(biāo)車的實驗和分析結(jié)果為目標(biāo)，主要的幾階整體彎扭模態(tài)頻率應(yīng)高于或至少等于目標(biāo)車相對應(yīng)的模態(tài)頻率。結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)由外界激勵頻率和結(jié)構(gòu)本身的固有頻率決定。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考

14、慮這些因素。第一，盡量提高結(jié)構(gòu)的剛度，以提高前幾階固有頻率；第二，結(jié)構(gòu)固有頻率應(yīng)盡量錯開載荷激振頻率2Hz 以上。微型車的激勵一般最主要為路面激勵、車輪不平衡激勵、發(fā)動機(jī)的怠速激勵。路面激勵一般由道路條件決定，目前高速公路和一般城市較好路面上，此激勵力頻率多在1-2Hz。車輪不平衡激振頻率取決于汽車的行駛車速。發(fā)動機(jī)的怠速激振頻率取決于怠速轉(zhuǎn)速和汽缸數(shù)。模態(tài)頻率是白車身的固有振動頻率，所以模態(tài)頻率能很好地反映整車在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)劣。如果第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率和第一階彎曲模態(tài)頻率都大于對比車的，則表明該車的扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度比對比車的大；如果在低階振型云圖上顏色比較均勻，表明剛度分布比較均勻，白車身結(jié)構(gòu)

15、剛度沒有突變區(qū)域，反之，如果在較小的局部區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)紅色過渡到白色，說明剛度局部有突變，容易在此產(chǎn)生應(yīng)力集中。一般轎車白車身的第一階頻率通常出現(xiàn)在20-35HZ,在此范圍內(nèi)，白車身的第一階頻率越高，越有利于提高該車的 NVH 特性。附圖（某白車身模態(tài)分析除去剛體模態(tài)的前兩階振型） ：一階彎曲振型云圖一階扭轉(zhuǎn)振型云圖6、成果提交形式以報告的形式提交，可出現(xiàn)在白車身結(jié)構(gòu)有限元分析報告以及其它與之相關(guān)的 振動分析報告中。7、具體分析流程7.1 對已經(jīng)連好焊點的白車身的各個零件定義材料卡片，操作：圖 7.1Material-create-isotropic-manual inputInput Prope

16、rties-Linear Elastic在Elastic Modulus, Poisson Ratio, Density里分別填入白車身鋼材的彈性模量, 泊松比和密度。圖7.17.2 定義單元屬性卡片，操作：圖7.2Properties-create-2D-ShellOption(s):HomogeneousStandard FormulationInput Properties在 Material Property Sets出現(xiàn)的材料中選擇該零件的材料填到Material Name里。在Thickness里填入該零件的厚度。Action:Ofcject:Typa：E;<i?tng Pr

17、opertyHomog«n&ou*Standard F口rrru時:icm1Applcatior RegionPropertv Sei MemeQption(s);Inpid Praperties .Seied Memters圖7.27.3 定義模態(tài)分析工況，操作：圖7.3Load Cases-create在 Load Case NameH取名，勾上 Make Current,在 Load Case Type Static,在 Assign/Prioritize Loads/BCs中不選任何邊界條件，然后 Apply。Acticn:Create -Loflci Case T

18、ype.Static IOeECripiionAssignor lorilize LoadsBCsLoad Case Scale FactorFT-Apply-圖7.37.4 定義模態(tài)分析卡片，操作：圖7.4Analysis-Analyze-Entire Model-Full Run在 Job Name里取名，在 Solution Type選擇 Normal Modes,然后 OK。W1SC .NastranSolution TypeCode-NONLINEAR STATICType：NORMAL MODES；Study:日 LKXLINGCOMPLEX 曰gF皿UEFREQUENCY RES

19、PONSETRANSIENT RESPONSEMONLINEAF? TRANSIENTJob DescriptionJob Ngme mod?MSC NastrwnSolution Tp&:LINEAR STATICStructuralAvalkshle JobsApplyMSC Nastran job created cn CF1-Mo04 at 1354-527.5 定義分析Subcase操作：圖7.5點擊Subcases create邊界條件義模態(tài)分析的頻率范圍，一般為Solution Parameters.Solution Sequence' 103圖7.4OKmode

20、,點擊 SubcaseParameters 根據(jù)需要定15 25 階，然后 Apply。trrtrs M 口沿11nTft： SlrJGtut'GlStucfA/aiahleJota Maneh°delJab DoKrfctcnM?T hkMisrJp ni河Mnh n13:54:52Tick dot on口口曰川聶匚市團(tuán)T*：d Ejc”,寫m 12mH.Subu 百三七 Scled.Action:Cirat? .Axalaole iutcssesfaultSC1-DEFAJLTSUocssb NameStfocsse DesHrtionUetaultSCLDETAJLTS

21、utcase Pamneters.Drect fcxi Input. .Select Suoereleir ents.RfAL ElhUUe E>TR3i：TliNMc+-otfLane工二名E1 *. jij. Hi li.iJ'.L Ji 心,F3J：3 MirrfiiZjfiQFihkMmairstor Yrt-口dkoijrsiEjt urGftCETCBll圖7.57.6選擇計算工況，操作：圖7.6。選擇自由無約束的工況。Action.Analyse Object:Ert帕 Md 膽Met府讓FM電n “Code: MSC.NastrecType- StructuralApply圖7.621圖7.77.8后處理讀入結(jié)果文件，操作：圖7.8Analysis-Attach XDB-Result Entities-local點擊Select Results File,選擇結(jié)果文件，Apply7.9輸出模態(tài)振型云圖，操作：圖7.9Action;Attach XDDObject:Result Entities1J"IMetliod:Select Results File.Local - |ActiOITCreate " |JQb)ect