1、CAE 联盟论坛精品讲座系列【四】 模态识 别分析方法介绍 主讲人 ： jiianc CAE 联盟论坛通用有 限元 版主 先介绍下模态在汽车分析中的重要性 在设计阶 段对汽 车零部 件的模 态、 强度 和刚度 进行准 确的分 析， 是缩 短产品 开发时 间的 必要的步 骤。 CAE 分析 为汽车 零部件 设计提供 了先进 手段, 通 过对汽车 3D 模 型的有 限元 分析， 可 以找到 在设计 阶段的 问题 。 整备 车身模 态频率和 振型直 接反映 车身的 动态性 能， 特别是前 几阶整 车级模 态频率 的高低 直接影 响到其 NVH 性能， 但是在 某些模 型中很 难 直接通过 观察模 态
2、振型 动画而 准确识 别出整 车的一 阶重要模 态， 这在 项目原 型车分 析的 定标工作 中尤其 重要， 会直接 影响到 后期的 项目规 划。 模态识别分析方 法介绍 这里介绍 一种四 点法， 可以 减少其 它局部 模态组 合的影 响而准 确提取 车身的 低阶典 型模 态， 尤其是 整车的 一阶弯 曲和一 阶扭转 模态。 其 方法的 具体内 容是在 车身的 前后保 险杠 对称位置 选取 4 个点。 在选取 点加载 单位载 荷， 计算这四 个加载 点的响 应， 由计算 结果 判断一阶 弯曲和 扭转模 态的位 置。 识别载荷的加载 加载的载 荷为垂 向单位 载荷， 以前端 或后端 加载同 向载荷
3、查 找弯曲 模态， 以对角 线加载同 向载荷 另一对 角线方 向加载 反方向 的荷载 查找扭转 模态， 载荷的 大小和 方向如下 表所示 。 分析步骤 （采用 V-LAB 进 行分析 ） 1. 启动 LMS Virtual.Lab, 并切换到 System Analyss 模块； 2. 导入 BIW 模态分析结 果（op2 文件 ）并设 置好分 析时使 用的单 位制； （模态识 别需要以 NASTRAN 计 算的 OP2 文件 为基础 ，在此 基础上 进行模 态识别 ） 详细内容 参考： 3. 选取分析时 载荷施 加点，在 车头纵 梁前端和 车尾纵 梁末端 分别选取 2 点， 按表 2 载荷
4、设置， 施 加对角线 方向一 致， 同 侧方向 相反的 单位载 荷， 以四 点法考 察扭转 模态；车头 车尾四点 同时加 力， 方向 一致，以四点 法考察 整车弯 曲模态。为了进 行载荷 识别，只施 加 Z 方向的垂向载 荷。 4. 设置单位 激励的 载荷谱 （Insert - Function sets - Load Fucntion Set ） ，并选 取步骤 3 设置的点 为载荷 输入点 ，并通过 Load Attachments 将载荷 谱与输 入位置 进行关 联； 5. 进行强迫 振动分 析（Insert - Forced Response - Modal-Based Forced
5、Response Case) ，其中 Load Function Set 选取步骤 4 定义 的载荷 ，Mode Set 选取导 入的模 态分 析结果（ 不考虑 模态残 余向量 ），Output Points 选取步骤 2 定 义的 4 个点； 6. 设置分析参数 （响应结果输出形式为加速度， 计算的范围为 1-100Hz ） 并提交 计算； 7. 后处理(非常重要） 7.1 扭转模态识别： 如下图 ，可见在 40.5Hz 左右看 到两个 明显的 峰值， 四个节点 的响应 都出现 峰值， 两个前 点或两 个后点 的响应值 都是反 向的。 对比 40.5Hz 附近模 态贡献 因子， 发现第八 阶模态 （40.55Hz)的贡献 量最大 ， 故判定 40.55HZ 为一 阶扭转 模态。 7.2 弯曲模态识 别：如 下图， 可见在 51Hz 左右 看到四 个节点 的响应都 出现峰 值， 且四点的 响应值 都是同 向的。 对比 51Hz 附近 模态贡 献因子， 发现第 十一阶 模态 （50.4Hz) 的贡献量 最大， 故判定 50.4HZ 为一阶扭 转模态 。
