基于應變能分析的雙目標白車身模態優化

弓 劍，徐元利，夏洪兵，王海洋，董俊紅

(1.天津科技大學機械工程學院，天津，300222；2.中國汽車技術研究中心有限公司汽車工程研究院，天津，300300)

汽車NVH(noise，vibration，harshness)性能直接影響駕乘舒適度，受到各大汽車廠商的高度重視，在設計階段均投入大量資源進行針對性研發。白車身(body-in-white, BIW)是汽車最重要的結構件，其模態參數反映了車身振動特性，當外界激勵頻率與汽車固有頻率一致時會產生共振，嚴重影響整車的舒適性[1]。對白車身進行模態分析及優化是汽車設計必不可少的流程。

楊英等[2]通過試驗和仿真方法對某轎車白車身模態特性進行研究，提出利用各階模態的應變能分布來確定車身結構彈性變形最大的部位。韓繼光等[3]計算白車身一階扭轉模態頻率對各板件厚度的靈敏度，得到相對抗扭靈敏度較大的板件，并以這些板件的厚度為設計變量進行白車身模態優化，在車身總質量增加0.5%的條件下，將一階扭轉模態頻率由25.24 Hz提升至27.007 Hz。Sahu等[4]基于板件靈敏度分析法對白車身的多目標優化進行研究，在不影響汽車NVH、碰撞和耐久等性能參數的情況下，白車身減輕了10.1 kg。但是文獻[3-4]中的白車身結構優化均是針對所有板件進行靈敏度分析，因此要占用較多的計算資源且耗時較長。

本文以某混合動力SUV帶擋風玻璃的白車身(BIP)為研究對象，建立有限元仿真模型，分析并優化其模態性能。優化過程中綜合各部件的連接、結構以及厚度參數，在基于板厚的模態靈敏度分析之前引入模態應變能分析法進行樣本縮減，以提高優化效率。……