摘 要：試驗(yàn)?zāi)B(tài)技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)通過振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn)來(lái)得到車輛結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特征，為其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改型提供必要的基本參數(shù)，是當(dāng)前汽車制造業(yè)極為倚重的技術(shù)之一。希望通過文章的分析，能夠?qū)ο嚓P(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)?zāi)B(tài)；汽車制造；振動(dòng)；分析

引言

目前，我國(guó)的整車生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到120家左右，該數(shù)目幾乎是歐美日三個(gè)地區(qū)汽車生產(chǎn)廠家的總和，但是國(guó)內(nèi)的產(chǎn)量之和也不及國(guó)外的一個(gè)大公司產(chǎn)量，而且在質(zhì)量等方面也存在很大差距。汽車安全系數(shù)是民眾最為關(guān)心的問題，所以把好質(zhì)量關(guān)直接關(guān)系到汽車制造業(yè)的生死存亡。

1 試驗(yàn)?zāi)B(tài)技術(shù)介紹

模態(tài)指的是物體結(jié)構(gòu)所固有的動(dòng)態(tài)特征，包括頻率、阻尼比、振型等參數(shù)。具體的模態(tài)參數(shù)可由計(jì)算或者試驗(yàn)來(lái)取得。試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的實(shí)質(zhì)是將被測(cè)試物的物理坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到模態(tài)坐標(biāo)系統(tǒng)中來(lái)，再通過測(cè)試其頻率、阻尼、模態(tài)振型等特征來(lái)描述其結(jié)構(gòu)。

對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)而言，試驗(yàn)?zāi)B(tài)技術(shù)主要有以下作用：（1）評(píng)價(jià)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特征，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)；（2）深入洞察振動(dòng)發(fā)生的根本原因，快速識(shí)別結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)；（3）有助于快速檢查產(chǎn)品質(zhì)量，減少產(chǎn)品召回?fù)p失，提高其競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

2 試驗(yàn)?zāi)B(tài)技術(shù)在車輛中的具體應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)組成

在車輛模態(tài)測(cè)試中，可采用的方法有單點(diǎn)激振和多點(diǎn)激振，其中多點(diǎn)激振的精度較高。但是由于多點(diǎn)激振布置點(diǎn)及后續(xù)調(diào)整較為麻煩，且單點(diǎn)激振的測(cè)試精度也足以滿足日常使用，所以通常采用的是單點(diǎn)激振法進(jìn)行。

單點(diǎn)激振模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)的組成主要包括以下幾部分：（1）激振部分。其主要包括激振器、信號(hào)發(fā)生器及功率放大器；（2）信號(hào)采集部分。其主要包括加速度傳感器、阻抗頭、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等；（3）數(shù)據(jù)分析部分。

2.2 傳感器及測(cè)試點(diǎn)的布置

在模態(tài)試驗(yàn)中，要求傳感器的動(dòng)態(tài)范圍、工作頻段較寬，有一定對(duì)抗干擾能力，且靈敏度和線性都較好。得益于材料技術(shù)的發(fā)展，目前的傳感器體積和質(zhì)量都大大減小，且功能和精度得到顯著提高。在車輛測(cè)試中，一般選用壓電式加速傳感器和阻抗頭。在進(jìn)行傳感器安裝時(shí)，需要根據(jù)測(cè)量規(guī)定的方向測(cè)定其真實(shí)制動(dòng)信號(hào)，據(jù)此選擇合適的固定方式和位置[2]。

對(duì)響應(yīng)測(cè)試點(diǎn)位置、數(shù)目、安設(shè)方向進(jìn)行確定時(shí)應(yīng)按照以下原則進(jìn)行：（1）可以有效顯示設(shè)置頻率范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)振型情況；（2）應(yīng)將所有的關(guān)鍵點(diǎn)包含在測(cè)試范圍內(nèi)；（3）測(cè)量方向與激振方向能夠保持一致。

2.3 在白車身測(cè)試中的應(yīng)用

某制造商的白車身模態(tài)分析系統(tǒng)如圖1所示。車身被四根橡皮懸吊在剛性支架上，車身保持水平，盡可能使車身處于自由狀態(tài)，以減少外界的干擾。在此利用電動(dòng)激振器單點(diǎn)激振，激振信號(hào)為白噪音[3]。因?yàn)榘自胍舻募ふ耦l帶較寬、信噪比及波峰因數(shù)較好，能夠呈現(xiàn)多階模態(tài)。此外，該方式的試驗(yàn)速度較快，適合布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)。在選擇激振點(diǎn)時(shí)，應(yīng)注意布置在非節(jié)點(diǎn)上，例如車身的承載梁上。這樣可防止激振幅度變化過大，又利于激振能量順利傳遍與整個(gè)車身。

激振器的基座要求安裝在剛性結(jié)構(gòu)上，其與阻抗之間通過一條長(zhǎng)度為10cm、直徑為5mm的桿連接，它主要起著保證力的傳播方向以及過載保護(hù)作用。本項(xiàng)目在測(cè)量激振力及振動(dòng)響應(yīng)時(shí)，設(shè)計(jì)選用BK型壓電式阻抗頭及加速度計(jì)。其中加速度計(jì)的固定方式為磁鐵吸力，為了使傳感器便于在測(cè)點(diǎn)之間移動(dòng)。一般在車身框架、門窗、發(fā)動(dòng)機(jī)位置處布置實(shí)振測(cè)點(diǎn)；而對(duì)于面積較大的部位，例如車頂、后蓋等采用網(wǎng)格化布點(diǎn)形式[4]。

2.4 在車內(nèi)噪音測(cè)試中的應(yīng)用

車內(nèi)噪音模態(tài)測(cè)試時(shí)要求車輛分別以不同速度行駛。本項(xiàng)目的測(cè)試點(diǎn)分別布置在前后排司機(jī)及成員的耳朵處，且要求傳感器距車廂距離超過0.20m，方向指向前方[5]。表1表示了白車身優(yōu)化前后車內(nèi)噪音的測(cè)試對(duì)比結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果中可以看到在白車身優(yōu)化之后噪音水平有了較大的降低水平，最高達(dá)到2.3分貝，不僅使車內(nèi)環(huán)境變得舒適，而且也大大增加了車身的可靠性。

2.5 在輪胎測(cè)試中的應(yīng)用

輪胎對(duì)于減少車輛震動(dòng)，保證運(yùn)行平穩(wěn)具有直接影響，也是關(guān)系到車輛安全的最直接部位。眾所周知，輪胎的動(dòng)態(tài)特性和車胎內(nèi)部的氣壓直接相關(guān)，所以重點(diǎn)對(duì)不同胎壓時(shí)輪胎的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行測(cè)量。該測(cè)試項(xiàng)目也是采用橡皮繩將輪胎懸吊，之后采用激振錘對(duì)固定點(diǎn)施加徑向脈沖激勵(lì)，壓電加速器采用膠水黏結(jié)在胎面，共布置了24組，每組5個(gè)測(cè)點(diǎn)[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

試驗(yàn)?zāi)B(tài)技術(shù)具有檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快、結(jié)果精確等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代車輛制造中有著廣泛的應(yīng)用。文章介紹了該技術(shù)在白車身、車內(nèi)噪音、輪胎等部位的測(cè)試應(yīng)用情況，為以后該類型工作提供了一定的技術(shù)參考，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2]王永，張永利.試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析技術(shù)在車輛降噪中的應(yīng)用[J].汽車技術(shù)，2009（5）：24-26.

[3]葛劍敏，王衛(wèi)防.輪胎模態(tài)試驗(yàn)及在輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].輪胎工業(yè)，2011（4）：36-39.

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[5]孟霞，李 .復(fù)合材料板架結(jié)構(gòu)中純模態(tài)試驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用[J].噪聲與振動(dòng)控制，2013（4）：18-22.

[6]張立軍，徐卓平，靳曉熊.汽車整車及零部件試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析測(cè)試技術(shù)[J].試驗(yàn)與研究，2010（4）：67-69.

作者簡(jiǎn)介：陸江（1970，7-），男，江蘇海門人，畢業(yè)于北京理工大學(xué)，本科，高級(jí)工程師，研究方向：車輛測(cè)試。