【技贴】车身典型结构模态识别方法研究！
模态是结构的一个重要特性，主要包括频率、振型和阻尼。在许多情况下，像一些大型装配体，由于结构局部模态的影响，往往很难准确定位所关注的模态振型，通常需要借助工具进行辅助识别。本期我们根据模态原理，采用频响函数的方法进行模态识别研究。
目前模态识别方法主要有如下：
（1）四点法
（2）十点法
（3）二十四点法
该方法在实际应用较为广泛，如车身或TB整体弯曲及扭转模态识别，其原理是在车身的纵梁前后对称位置分别选取4个点，如下图1所示。在选取点施加单位载荷，计算这四个加载点的响应，通过四点响应来辅助判断车身一阶弯曲和扭转模态。载荷的大小和方向如下表1所示。
图1 载荷加载点的选取
表1 载荷和方向设置（正负可自由选择，保证对角同向）
1、点1激励载荷如下所示（其余3点设置同点1）。
2、定义弯曲识别载荷集（四点同向）。
3、定义扭转识别载荷集（对角同向）。
4、定义横摆识别载荷集（前两点同向）。
5、定义弯曲工况
6、定义扭转工况
7、定义横摆工况
8、定义输出，可选择输出幅值相位或实部虚部。在后处理中若选择幅值相位，则幅值达到最大，相位通过90度；若选择实部虚部，则实部通过零，虚部达到最大，据此可判定所关注的模态频率。其中set为定义的四个激励点，也即响应点。
图2 幅值相位识别结果
图3 实部虚部识别结果
如上图对某传动轴进行模态识别，通过幅值相位和实部虚部识别结果可以看出，该传动轴一阶弯曲模态为147Hz，不管采用哪种结果识别方法，均可得到所想要的结果。
1、在四点法的弯曲模态识别曲线上可以看到在53Hz有非常明显的峰值，根据这个峰值，在计算模态结果中进行判断和定位。通过分析该53Hz即为车身一阶弯曲模态。
图4 弯曲工况识别结果
2、在四点法的扭转模态识别曲线上可以看到在35Hz和52Hz有非常明显的峰值，但是35Hz中后3点、4点幅值较前两点幅值明显大很多，在计算模态结果中进行判断该模态为背门框扭转模态，52Hz即为车身一阶整体扭转模态。
图5 扭转工况识别结果
3、在四点法的前端横摆模态识别曲线上可以看到在40Hz有非常明显的峰值，根据这个峰值，在计算模态结果中进行判断该模态为前端横摆模态。
图6 横摆工况识别结果
图7 横摆模态结果
十点法设置与四点法相同，只是十点法在纵梁中部增加响应点，以便于更容易识别整体弯曲或扭转模态，该方法在实际工程中应用效果较好。
图8 十点法识别
二十四点法设置与十点法相同，只是二十四点法在车身主要受力框架上增加响应点，如纵梁、边框架及顶棚等，以便于更容易识别整体弯曲或扭转模态，但工作量相对较大。
图9 二十四点法识别
1、通过实部虚部结果，查看响应点加速度响应曲线的实部为零且虚部达到峰值，再结合模态计算结果综合判断是否为关心的模态；
2、通过幅值相位结果，查看响应点加速度响应曲线达到峰值且相位通过90度，再结合模态计算结果综合判断是否为关心的模态。
3、在模态识别曲线中，一定要观察响应点曲线达到峰值前后的斜率走向，一般情况下，达到峰值时各响应点曲线走向是一致的，若出现不致一定要留意是否是其他模态导致；
4、在实际工程中这种模态识别方法都非常有效，四点法相对简单，但有时其作用有限，相对而言十点法的意义会更大些。但是模态识别方法只是辅助，一定要结合模态计算结果，根据频率和振型综合确定所关注的模态。
— 荐 读 —