陳 明，周 正，李紹磊

（東風(fēng)汽車公司 技術(shù)中心，襄陽(yáng) 441004）

近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)取得了快速的發(fā)展，受到了汽車行業(yè)的高度重視，已經(jīng)成為解決汽車振動(dòng)噪聲問(wèn)題的必備工具［1］。

目前，基于模態(tài)試驗(yàn)的車身結(jié)構(gòu)分析大多采用單輸入多輸出的SIMO試驗(yàn)法完成。但是由于SIMO法自身的局限性，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，陸續(xù)出現(xiàn)了一些多輸入多輸出 （MIMO）的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法。

對(duì)于白車身模態(tài)試驗(yàn)而言，SIMO法的激勵(lì)能量是否足夠，是否會(huì)丟失一些重要的整體模態(tài)，MIMO法是否會(huì)得到更理想的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于常規(guī)的乘用車白車身模態(tài)試驗(yàn)，究竟哪種試驗(yàn)方法更適用？這些問(wèn)題目前還沒(méi)有確定答案［2-3］。

本文針對(duì)某一指定車型白車身（不帶附件）分別進(jìn)行SIMO和MIMO測(cè)試系統(tǒng)條件下的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，即分別用SIMO法和MIMO法對(duì)該指定車型進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。將兩次試驗(yàn)獲得的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，研究采用兩種方法得到的模態(tài)參數(shù)的差異，從而為以后針對(duì)不同的試驗(yàn)對(duì)象確定更好的模態(tài)試驗(yàn)方法積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

1 模態(tài)試驗(yàn)分析

為研究SIMO和MIMO測(cè)試系統(tǒng)條件下的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析結(jié)果差異，本文選取某一指定車型白車身作為試驗(yàn)樣品，先后用SIMO法和MIMO法對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試。

1.1 模態(tài)試驗(yàn)測(cè)試［2，3］

本次試驗(yàn)選擇自由模態(tài)方式。

為保證試驗(yàn)結(jié)果可比性，本次試驗(yàn)的兩次測(cè)試選用同一樣品，并確保懸掛點(diǎn)、懸掛方式、響應(yīng)拾振點(diǎn)、模態(tài)識(shí)別原則等其他測(cè)試、分析條件相同，以期最大可能的實(shí)現(xiàn)兩次測(cè)試僅激勵(lì)狀態(tài)存在差異。試驗(yàn)測(cè)試條件詳情見(jiàn)表1。

本次試驗(yàn)通過(guò)移動(dòng)傳感器分批進(jìn)行測(cè)量，相干函數(shù)和頻響函數(shù)同步觀察，對(duì)相干函數(shù)紊亂的測(cè)點(diǎn)要重新測(cè)量。

表1 試驗(yàn)測(cè)試條件詳情表

依據(jù)試驗(yàn)要求依次對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，獲得試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1～圖4。

1.2 模態(tài)參數(shù)估計(jì)

對(duì)所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)估計(jì)，獲得模態(tài)測(cè)試結(jié)果，其中測(cè)試1獲得12階模態(tài)振型，測(cè)試2獲得13階模態(tài)振型。主要模態(tài)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 模態(tài)測(cè)試結(jié)果

模態(tài)參數(shù)估計(jì)后，獲得樣品模態(tài)試驗(yàn)的MAC圖，見(jiàn)圖 5、圖 6。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

本次試驗(yàn)針對(duì)某一指定車型白車身（不帶附件）分別進(jìn)行SIMO和MIMO測(cè)試系統(tǒng)條件下的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，得出如下分析結(jié)論。

1）兩次試驗(yàn)存在多個(gè)頻率相同或相近，振型相同的模態(tài)振型，具體見(jiàn)表3。

表3 頻率相同或相近，振型相同

2）兩次試驗(yàn)存在多個(gè)頻率相同或相近，振型相似的模態(tài)振型，具體見(jiàn)表4。

表4 頻率相同或相近，振型相似

3）本次試驗(yàn)，測(cè)試1獲得12階模態(tài)振型，測(cè)試2獲得13階模態(tài)振型，且測(cè)試1獲得的全部12階振型在測(cè)試2中均可找到相同或相近振型與之對(duì)應(yīng)。各階振型對(duì)應(yīng)情況見(jiàn)表5。

表5 各階振型對(duì)應(yīng)情況一覽表

4）由幅頻特性圖，兩次試驗(yàn)在頻率≤60 Hz時(shí)，幅頻特性曲線基本一致，在60～100 Hz之間，幅頻特性曲線雖有一定差異，但總體差異不大。

5）由相干曲線圖可知，測(cè)試2獲得的相干明顯好于測(cè)試1所得相干。

6）兩次試驗(yàn)相同或相近頻率對(duì)應(yīng)獲得的阻尼比差異不大。

7）綜合分析試驗(yàn)操作過(guò)程及試驗(yàn)數(shù)據(jù)后處理結(jié)果，認(rèn)為本次試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)有效。

2 試驗(yàn)分析

本次試驗(yàn)分別用SIMO法和MIMO法對(duì)某一指定車型白車身（不帶附件）進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，得到如下結(jié)論。

1）兩次測(cè)試獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在極大相似度。尤其是對(duì)于整體一階垂直彎曲變形，整體一階扭轉(zhuǎn)變形，以及整體沿Z向收縮膨脹變形等典型的白車身模態(tài)振型的識(shí)別，兩次測(cè)試獲得試驗(yàn)結(jié)果無(wú)明顯差異。

2）本次試驗(yàn)，測(cè)試1獲得12階模態(tài)振型，測(cè)試2獲得13階模態(tài)振型，且測(cè)試1獲得的全部12階振型在測(cè)試2中均可找到相同或相近振型與之對(duì)應(yīng)。而測(cè)試2中有一階模態(tài)振型在測(cè)試1中無(wú)相同或相近振型與之對(duì)應(yīng)，亦即較之測(cè)試2，測(cè)試1存在丟失的模態(tài)振型。

3）從幅頻特性曲線圖，相干曲線圖，以及測(cè)試數(shù)據(jù)后處理得到的MAC圖，振型清晰度等存在的差異可以看出，本次試驗(yàn)測(cè)試2得到的試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于測(cè)試1到的試驗(yàn)結(jié)果。

3 結(jié)論

本文針對(duì)某一指定車型白車身（不帶附件）分別進(jìn)行SIMO和MIMO測(cè)試系統(tǒng)條件下的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，并對(duì)獲得的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，研究?jī)煞N測(cè)試方法下獲得的試驗(yàn)結(jié)果差異，以期能夠針對(duì)不同的試驗(yàn)對(duì)象確定更好的模態(tài)試驗(yàn)方法。本次試驗(yàn)結(jié)論如下。

1）兩種測(cè)試方法均能較好的識(shí)別整體一階垂直彎曲變形，整體一階扭轉(zhuǎn)變形等典型的白車身模態(tài)振型，且試驗(yàn)結(jié)果差別不大，因而當(dāng)試驗(yàn)?zāi)康臑閮H對(duì)樣品整體一階垂直彎曲變形，整體一階扭轉(zhuǎn)變形等典型振型進(jìn)行分析時(shí)，SIMO法足可以滿足試驗(yàn)要求。

2）從試驗(yàn)結(jié)果看MIMO法較之SIMO法存在一定優(yōu)勢(shì)，因而當(dāng)對(duì)樣品進(jìn)行精確、詳盡分析時(shí)，建議使用MIMO法進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。

［1］陳永新，譚繼錦，陳劍，汪文江.轎車白車身模態(tài)試驗(yàn)研究 ［J］.汽車技術(shù)， 2007， 11：45-48.

［2］沃德·海倫，斯蒂芬·拉門(mén)茲，波爾·薩斯著，白化同，郭繼忠，譯.模態(tài)分析理論與試驗(yàn)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2001.

［3］傅志方，華宏星.模態(tài)分析理論與應(yīng)用 ［M］.上海:上海交通大學(xué)出版社，2000.