关于汽车车身NVH性能的优化设计摘要：本文以车身结构为研究对象，指出了它在整车nvh开发设计流程中的位置，并简述了车身结构的激励源，分别采用了有限元法和试验法对其模态进行了分析，并结合这两种方法完成了车身的结构优化，提高了整车的nvh性能。

关键词：车身 nvh 有限元法试验法结构优化
中图分类号：th 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）05-0365-02
前言
车辆的nvh是指在车辆工作条件下乘客感受到的噪声（noise）、振动（vibration）和声振粗糙度（harshness），是衡量汽车质量的一个综合性指标。

车身作为汽车四大系统之一，可直接地将振动噪声传递给乘客，其结构性能的好坏，直接影响整车的nvh性能。

因此，车身结构的各项性能参数在研发阶段必须得到严格的控制，例如车身结构模态。

1 车身结构在整车nvh开发设计流程中的定位
车身结构在整车nvh开发设计流程中的定位简单描述见图1。

2 车身结构的振动
结构nvh问题涉及的主要因素有：
1）输入载荷，如发动机燃烧压力、轮胎不平衡、不规则路面等；
2）载荷传递路径上对车身的共振，如悬架的跳动模态、排气系统结构模态、传动系统和后桥模态等；
3）车身结构共振对输入载荷的放大作用；
4）声学模态的共振对车身板件运动的放大作用。

减少nvh问题最简单的办法就是避免输入载荷频率和结构模态频率接近，可以利用频率分布表完成这一工作。

如果这种情况不可避免，应尽可能减少激振力的大小或者是改变模态振型的形状。

通常影响nvh问题的车身模态对车身结构的影响有一定的范围，整体模态影响到整个车身结构，而局部模态只会影响到局部的区域。

3 车身结构的模态分析
3.1 模态分析的理论基础
3.2 车身的有限元模态分析
分析目的：获得某车型车身结构的主要模态参数。

模型：材料的中间板面采用线性壳体有限元，顶棚与其横梁、风挡玻璃之间采用线性块元素连接，无开关件，见图2。

连接：利用acm技术手段对所有焊接定义单个固体线性块，对相邻的壳体采用rbe3近似系数进行连接。

点焊采用cweld元素，螺栓连接和气焊处采用rbe2固体连接方式。

无接触部件。

约束：在自由边界条件下进行模态计算。

加载：无。

4 车身结构的优化
考虑到此车型的输入载荷和传递路径的振动特性，需要对1阶扭转模态和1阶z向弯曲模态进行优化。

针对板面厚度灵敏度采用设计灵敏度分析（sol200），设计出优化方案，对副车架、地板和
顶棚横梁进行刚度加强可改善1阶弯扭模态。

5 车身结构优化的试验验证
5.1 车身的试验模态分析
试验模态的测试流程示意图如图6所示。

试验准备：
1）试验白车身，卸掉车身所有部件，后备箱盖、左右前门、后门、发动机罩等。

2）白车身悬挂方式，白车身用橡皮筋四点悬挂或汽车内胎支撑，使白车身处于自由-自由状态。

3）激振点与激励信号，激振点选在刚度大的车头和车尾位置，激振器与车身的连接要
紧固。

采用两点激振多点拾振的方法，激振信号采用触发随机信号等，激励频率带宽为0～256hz。

4）测点布置原则，外力作用点、重要响应点、部件或结构的交联点及质量集中点等位置一般都应选作为测点，所布测点连线应能显示白车身形状。

5）几何点定义和通道设置，在测试系统下定义几何点，用来描述传感器的运动方向和位置，每个几何点对应一个传感器，每个传感器设置3个测试通道。

6）调试测试系统：先调试激振器，使之发出一个稳定的随机信号，信号量不能太大，
要保证测试样机在线性范围内振动；调试各个测试通道，给每
个测试通道设定一个适当的量程。

对每个通道进行校准。

7）先对系统进行预测试，观测各个测量值，确定测试系统完全正确后开始测试数据。

数据采集：
1）采样频率为512hz，每一批拾振传感器根据情况可取为5～10个，通过移动传感器分批进行测量。

此举可以减小传感器附加质量的影响。

2）各测点的传递函数数据处理与试验数据的采集在现场同步进行，每采好一批数据即
观察其相干性，只有峰值频率的相干系数在0.8以上的信号才有效，对相干性小的测点重新测量。

3）完成车身的模态定阶及拟合工作。

5.2 车身结构优化的效果验证
优化前后车身模态测试结果对比见表1。

6 结论
本文以某车型的车身结构的nvh性能设计为实例，介绍了车身结构在整车nvh开发设计流程中的位置，分别采用了以有限元和试验法进行优化验证，虽然有限元计算结果存在误差，但操作起来比试验法简单得多，在做结构修改时，能够方便地预测修改后结构的各种动态特性。

此两种方法结合使用能在保证优化效果的前提下大大节约开发时间和成本，提高工作效率。

参考文献：
[1]庞剑，等.汽车噪音与振动——理论与应用.北京理工大学出版社，2006
[2]傅志方.模态分析理论与应用.上海交通大学出版社，2000.。