多座电动汽车车架结构试验模态分析

琚立颖，戈金培，黄宝旺，戚冬达，苗〓壮
(华北理工大学机械工程学院，河北 唐山〓063210)

    电动汽车车架是整车的主要结构基体，它承载着整车的主要载荷，是整车的关键部件。近年来，国内外学者对车身骨架研究逐层深入。
    2014年，GORAN 等［1］在非线性动态特性研究方面取得了一定成果，对起重机车架结构进行瞬态响应分析时应用有限元法，得到了其敏感性表征参数。2015年，苏瑞意等［2］以轻量化为目标，结合遗传算法，构建出新型的车架拓扑优化数学模型，并将实际情况与优化方案相结合进一步改进了车架。改进后整车扭转刚度及材料利用率均得到提高，同时整车质量降低。2016年，李福强等［3］在某型号自走式玉米收割机上通过应变信号采集试验，采集到危险位置处动态应变信号，同时结合功率密度疲劳分析原理，成功预测出危险点处疲劳寿命，信号采集试验已成为一种全新的预测方法。
    有限元技术现已逐渐融入汽车设计的每个环节，汽车的设计也逐渐地由传统依赖经验和仿制国外产品设计向基于有限元技术分析设计［4］转变。在实际工作中常常需要对机构的固有振动特性进行研究，即模态分析研究［5-7］。根据结构模态参数获得的方式不同，模态分析可划分为计算、试验两种模态分析法。
    本文对多座电动汽车车架进行试验模态分析时，主要利用大型数据采集与分析系统Premax，该系统的优势在于其自身的分析系统具有对模态数据进行及时采集记录，对冲击测量与实时信号进行及时分析等功能。Premax的核心是数据采集系统和分析仪，其主要任务是对数据进行实时的采集、分析和记录。本文选用Modal Genius全新的试验模态分析软件，在Modal Genius上建立结构三维模型，利用测试数据实现三维模型的仿真运动，可观察结构真实运行状态下的振动情况，结合试验数据对车架进行模态分析，在此基础上完成车架的运动仿真研究。

1〓模态数据采集
    根据车架的三维模型，对实体车底架进行传感器布置规划。结构激励点、响应点的选取对实验准确性有一定影响。在对车架采集实验数据时，常用两种支撑方式：一是模拟部件的真实约束，采用固定支撑方式；二是通过弹性绳的吊挂或弹性件的支撑来模拟部件的自由状态。车架真实边界约束条件的模拟往往比较困难，所以本试验主要研究车架的自由模态分析。考虑到该车架的质量问题，模态实验采用弹性支撑方式，利用弹性轮胎来支撑车架。应用模态力锤2把、三轴向加速度传感器1个和四通道数据采集仪1台等进行车架的模态数据采集试验。模态数据采集模拟图如图1所示。
试验中选用的三轴向加速度传感器的灵敏度参数设定为：X方向1.025mV/s2，Y方向……



作者简介：琚立颖（1988—），女，河北唐山人，华北理工大学实验师，硕士，主要研究方向为旋转流体机械、电动汽车车架数字化设计与制造。





（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）

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