一種汽車薄板件的局部模態測試方法
2023-09-19 19:43:35
一種汽車薄板件的局部模態測試方法
【專利摘要】一種汽車薄板件的局部模態測試方法，其使用白噪聲信號作為激勵源，步驟包括：將測試薄板件懸掛，選擇最能激勵測試薄板件頻響函數的點作為預選最佳激振點，連接儀器卻請最佳激振點，用雷射測振儀進行測試並保存測試數據；對測得數據進行數據分析，得到薄板件的頻響函數，通過模態識別，得到測試車門外板的模態振型。該方法採用雷射測振儀，無需建立測試對象模型，可避免結構非線性及附加質量對測試精度的影響，節省測試時間，保證測試精度，提升測試效率。
【專利說明】一種汽車薄板件的局部模態測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車振動測試領域，具體涉及汽車薄板件的局部模態測試方法。
【背景技術】
[0002]汽車上很多薄板件，如車門外板、車身側圍外板、車身前壁板、車身頂棚，它們通常為薄壁金屬結構。它們與車輛的振動噪聲關係十分密切。以車門外板為例，一方面，在車輛行駛過程中，車門外板受到來自發動機、路面及懸架的激勵，引起車門外板振動，導致因車門外板振動向車內乘員艙輻射噪聲，造成車內聲品質變差；另一方面，車門在開閉過程中，尤其在車門關閉情況下，車門外板受到劇烈衝擊，造成車門聲品質變差。
[0003]通過測試汽車車門在自由狀態時車門外板的局部模態，針對車門外板變形較大位置，選取適當尺寸的補強膠片或者自粘型阻尼膠片進行粘貼。不僅可以有效抑制車門外板的振動和降低車內輻射聲，而且能夠減小車門外板在關閉時的震顫等，從而優化和提升車門聲品質性能。
[0004]目前，測試自由狀態下車門外板局部模態的測試方法為力錘激勵法。在應用力錘激勵法對車門外板進行模態測試時，一方面，車門外板是金屬薄壁件，為非線性系統；另一方面，車門外板上粘貼的傳感器會引起附加質量，都會造成測試精度誤差變大。因此，本專利採用雷射測振儀對車門外板進行模態測試。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種汽車薄板件的模態測試方法，目的是規避現有技術存在的問題，保證測試精度，由此指導確定補強膠片及自粘型阻尼膠片在車門外板等薄板件上的最佳粘貼位置，減小薄板件振動引起的輻射噪聲及提升車輛的聲品質。
[0006]本發明的技術方案如下:
一種汽車薄板件的局部模態測試方法，所述測試方法使用白噪聲信號作為激勵源，具體步驟如下:
步驟1:模擬「自由一自由」邊界條件，將測試薄板件用橡膠繩水平懸掛於吊架上；步驟2:選擇幾個激振點進行預試驗，反覆調試，選擇最能激勵測試薄板件頻響函數的點作為預選最佳激振點，該位置通常局部剛度較高；
步驟3:將電腦、多通道振動噪聲測試系統、功率放大器及激振器用線纜連接，對預選最佳激振點進行驗證，選取白噪聲為輸入信號，調節功率放大器控制激振器，如果測試薄板件離預選最佳激振點最遠處的點能感覺到測試薄板件在振動，說明激勵力有足夠的能量激發測試薄板件的模態，則此點為最佳激振點，如果不能，則返回步驟2重新選擇；
步驟4:將雷射測振儀的參考雷射頭與掃描雷射頭分別放置於合適位置，保證參考雷射頭與掃描雷射頭的雷射束垂直於測試薄板件；
步驟5:設置測試參數，驅動激振器，開啟雷射測振儀，進行測試並保存測試數據；
步驟6:對測得數據進行數據分析，得到薄板件的頻響函數及相關振型。[0007]該測試方法針對的汽車薄板件可以是車門外板、車身側圍外板、車身前壁板及車門頂棚等薄板結構，還可應用於發動機、傳動軸、輪胎等的模態測試。
[0008]本發明採用了雷射測振儀，它是一種非接觸式模態測試儀器，應用雷射測振儀進行模態測試時，無需建立測試對象模型，不使用常規振動傳感器。針對車門外板等薄板件，應用雷射測振可避免結構非線性及附加質量對測試精度的影響，同時節省了測試時間。在保證測試精度的同時，提升了測試效率。基於該測試方法，針對車門外板，可以準確識別車門外板局部變形較大區域，針對該區域，選取補強膠片或自粘型阻尼膠片進行粘貼，抑制其局部振動，降低車門外板振動聲輻射及提升車門開閉聲品質。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是車門懸掛示意圖；
圖2是本方法的激勵點位置示意圖；
圖3是本方法針對車門外板測試時的響應點示意圖；
圖4是本方法針對車門外板測試時的頻響測試示意圖；
圖5是本採用本方法測試後確定的車門外板補強膠片或自粘型阻尼膠片布置示意圖； 圖中:1、鋼絲繩；2、吊架(空心圓柱形鋼管);3、橡膠繩；4、車門外板；5、最佳激振點；
6、車門外板測點；7、頻響函數；8、補強膠片或自粘型阻尼膠片。
【具體實施方式】
[0010]下面以車門外板為例，結合附圖對本發明作進一步說明。
[0011]步驟1:吊架2通過鋼絲繩I懸掛於行車上。模擬「自由一自由」邊界條件，將車門外板4 (不含車門內飾件、玻璃升降器、玻璃、後視鏡等)用柔軟的橡膠繩3懸掛於吊架2，懸吊車門外板的連接點應當選擇處於車門窗框上，使車門處於水平自由狀態，參見圖1。
[0012]步驟2:選擇幾個激振點進行預試驗，反覆調試，選擇最能激勵車門頻響函數的點作為預選最佳激振點(即最佳激勵位置)，該位置通常局部剛度較高。本例中選擇車門處於水平自由狀態時，車門外板下端作為預選最佳激振點。為了保證激振力能夠連續輸入到車門外板，選擇挺杆將激振器與車門外板連接，(應用激振器測試結構模態時，挺杆主要是將激振力傳遞到結構上)且挺杆一端與激振器螺栓連接，另一端與力傳感器螺栓連接，力傳感器用粘貼在車門外板的下端的預選最佳激振點位置。
[0013]步驟3:將電腦、多通道振動噪聲測試系統、功率放大器及及激振器用相關線纜連接。對預選最佳激振點進行驗證，選取白噪聲為輸入信號，調節功率放大器控制激振器，如果測試薄板件離預選最佳激振點最遠處的點能感覺到測試薄板件在振動，說明激勵力有足夠的能量激發測試薄板件的模態，則此點為最佳激振點5，如果不能，則返回步驟2重新選擇。
[0014]具體判斷方式:選取白噪聲為輸入信號。開啟功率放大器，調節功率放大器的電壓及電流放大倍數旋鈕，直至車門剛好能夠感到振動，即，車門離預選最佳激振點最遠處的點上能感覺到車門在振動，選擇此時的激勵點作為正確的最佳激振點5，參見圖2。
[0015]步驟4:將雷射測振儀參考雷射頭與掃描雷射頭分別用三腳架支撐，放置於距離車門3m位置處。調整雷射測振儀參考雷射頭，使得雷射束垂直指向車門外板，保證較強的參考信號。調整雷射測振儀掃描雷射頭，使得車門外板上反射雷射束能夠全部被掃描雷射頭接收。
[0016]步驟5:設置採樣頻率帶寬為0-400HZ，頻率解析度為0.5Hz，驅動激振器，開啟雷射測振儀測試軟體，進行測試並保存測試數據。車門外板測點6為應用雷射測振儀測試軟體在待測車門外板表面框選一閉合區域後，直接劃分的測點結果。通常，測點均勻分布。如重點關注某一測試區域，可應用雷射測振儀測試軟體針對該測試區域增加測點，測試時，所有測點逐一進行測試掃描，參見圖3。
[0017]框選測點類似於有限元網格的建立，劃分網格的大小決定了測點的密度。如後視鏡安裝位置及門把手安裝位置，我們可以通過網格調整，不在此處布置測點，即減少測點。
[0018]步驟6:檢查測得數據無異常後(如某些測點測試時過載或測試失效，造成頻響函數誤差較大，導致振型判斷錯誤)。對測試數據進行數據分析，得到車門外板的頻響函數7，通過模態識別，得到測試車門外板的模態振型，參加圖4。
[0019]步驟7:通過振型識別，確定車門外板變形較大區域，粘貼補強膠片或自粘型阻尼膠8抑制車門外板局部振動，從而達到降低車門外板振動輻射聲和優化車門聲品質的目的，參見圖5。
【權利要求】
1.一種汽車薄板件的局部模態測試方法，所述測試方法使用白噪聲信號作為激勵源，具體步驟如下: 步驟1:模擬「自由一自由」邊界條件，將測試薄板件用橡膠繩水平懸掛於吊架上； 步驟2:選擇幾個激振點進行預試驗，反覆調試，選擇最能激勵測試薄板件頻響函數的點作為預選最佳激振點，該位置通常局部剛度較高； 步驟3:將電腦、多通道振動噪聲測試系統、功率放大器及激振器用線纜連接，對預選最佳激振點進行驗證，選取白噪聲為輸入信號，調節功率放大器控制激振器，如果測試薄板件離預選最佳激振點最遠處的點能感覺到測試薄板件在振動，說明激勵力有足夠的能量激發測試薄板件的模態，則此點為最佳激振點，如果不能，則返回步驟2重新選擇； 步驟4:將雷射測振儀的參考雷射頭與掃描雷射頭分別放置於合適位置，保證參考雷射頭與掃描雷射頭的雷射束垂直於測試薄板件； 步驟5:設置測試參數，驅動激振器，開啟雷射測振儀，進行測試並保存測試數據； 步驟6:對測得數據進行數據分析，得到薄板件的頻響函數，通過模態識別，得到測試車門外板的模態振型。
2.根據權利要求1所述的汽車薄板件的局部模態測試方法，其特徵在於，所述薄板件是指車門外板、車身側圍外板、車身前壁板、車身頂棚等。
【文檔編號】G01M7/02GK103575382SQ201310628582
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】許春民, 張軍, 賈文宇, 張 傑, 董國旭 申請人:重慶長安汽車股份有限公司