电动汽车车身模态分析与实验模态对比研究_夏青松

时间：2025-05-14 来源：未知

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试验测量

２００８年第２

期

电动汽车车身模态

分析与实验模态对比研究

夏青松

（武汉理工大学汽车工程学院）

摘要

在车身方面，电动汽车的开发与传统汽车基本相同。现建立某自主研发电动汽车白车身的有限元模型，并在保

证车身结构力学特性的前提下，对白车身结构进行简化。通过对该有限元模型进行自由模态分析，得到白车身的各阶模态频率和模态特性，与实验模态结果进行对比分析，同时评价该白车身动态特性。结果显示，该车身的模态可以评价为中等，局部结构需要改进，以得到更好的白车身模态。关键词

电动车车身

有限元法

模态分析

动态特性

ＳｔｕｄｙｏｎＢｏｄｙＭｏｄａｌＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＭｏｄａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｏｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｒｉｓｂａｓｉｃａｌｌｙｔｈｅｓａｍｅｉｎｔｈｅｂｏｄｙ．ＴｈｅＦＥＡｍｏｄｅｌｏｆｂｏｄｙ－ｉｎ－ｗｈｉｔｅｏｆａｎｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｂｏｄｙ＇ｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｗｉｔｈｅｎｓｕｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｏｄｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｍｏｄａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｍｏｄａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｅａｃｈｓｔｅｐｓｏｆｂｏｄｙ－ｉｎ－ｗｈｉｔｅａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｒｅｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｉｓＦＥＡｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｙａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｂｏｄｙ＇ｓｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｏｄｙｍｏｄａｌｃａｎｂｅｅｖａｌｕａｔｅｄｍｏｄｅｒａｔｅｌｙａｎｄｌｏｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｎｅｅｄｓｔｏｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｏａｓｔｏｏｂｔａｉｎｂｅｔｔｅｒｂｏｄｙｍｏｄａｌ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＶＢｏｄｙＦｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄＭｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓＤｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

引言

在市场竞争日趋激烈的现代汽车工业领域，缩短新车型开发周期和降低成本已成为汽车设计发展的必然趋势。有限元法为车身结构设计提供了先进的手段，在设计初期对车身进行有限元计算，可以发现设计中的问题。

车身结构模态分析是新车型开发中有限元法应用的主要领域之一，是新产品开发中结构分析的主要内容。尤其是车身结构的低阶弹性模态，它不仅反映了汽车车身的整体刚度性能，而且是控制汽车常规振动的关键指标，应作为汽车新产品开发的强制性考核内容。实践证明，用有限元法对车身结构进行模态分析，可在设计初期对其结构刚度和固有振型等有充分的认识，尽可能避免相关设计缺陷，及时修改和优化设计，使车身结构具有足够的静刚度，以保证其装配和使用的要求，同时有合理的动态特性达到控制振动与噪声的目的，使产品在设计阶段就可验证设计方案是否能满足使用要求，从而缩短设计试验周期，节省大量的试验费用，是提高产品可靠性的有效方法。

文章通过对白车身模态分析得到各阶模态频

率和模态特性，然后与厂家提供的实验模态结果进行对比，从而对该白车身的动态特性做出评价。

１白车身有限元模型

文章所分析的轿车承载式车身，由复杂的空间

板壳结构经过点焊连接而成，对于３Ｄ数模设计阶段的车身板件，首先根据其三维几何模型进行适当简化，主要是对车身结构典型连接方式、孔及结构倒角倒圆等结构特征进行处理。

在利用白车身有限元模型进行其精力学和动力学分析时，对分析结果影响较大的是车身的典型结构，故尺寸较大的孔应保留，而对于较小的孔则可以忽略。车身结构上的其它一些细节问题，如尺寸较小的结构倒角倒圆及加强筋等，也是可以适当忽略的。这样有利于得到质量比较高的单元，对于计算结果的精度也可以提高。

为保证分析结果的精度，根据车身尺寸建立了单元边长为２０ｍｍ的白车身有限元模型，如图１所示。模型中采用三维弹性壳单元，壳单元总数为

６０９６２个，节点总数为５７７１５个，自由度为３４６２９０。

白车身有限元材料模型为各向同线性弹性结构材料模型，Ｅ＝２０７ＧＰａ，ｖ＝０．２７ｍ／ｓ。自由模态分析的边

试验测量天津汽车

图１白车身有限元模型

图２