模态分析在异响开发中的应用

来源：朗德科技公众号（ID：landtop-tech）

频率规划表主要功能是将汽车的激励（发动机、悬架等）频率与结构响应（车身、转向系统等）频率进行规划，实现频率分离，避免共振问题的发生。钣金件模态控制主要指车内大的钣金（防火墙、底板、顶棚、置物板等）一阶频率的控制。该类钣金模态控制的目标是，防止钣金与声腔的耦合以及防止局部结构的设计不合理。

模态控制在汽车开发中的另外一个应用，就是支架模态和内饰件模态控制。支架主要包含蓄电池、蓄水壶、ABS控制器等支架，该类支架模态控制的目标是防止支架的共振以及支架强度设计的检验。内饰件的模态控制，主要规避共振的发生以及控制强迫振动时的相对位移。

某整车频率规划表示例

汽车NVH领域模态控制主要解决结构本身的振动问题，以及其和声腔耦合后产生的声音问题。在异响领域，模态控制主要解决结构由于振动导致的和周围零件之间发生的敲击和摩擦异响问题。内饰件模态分析主要分为：整体结构模态控制和关重件模态控制。

内饰件大的整体结构（如仪表板、车门内饰板等）其模态性能往往对异响性能有显著影响。以仪表板 (IP) 本体模态为例，其一阶整体频率往往与发动机怠速频率接近，当其频率设置不合理产生共振时将会导致严重的异响问题。因此在现代汽车开发中，仪表板一阶整体模态频率需要在与车身整体一阶弯曲扭转频率、转向系统一阶模态频率，以及发动机怠速频率实现频率分离。

内饰件模态分析的另一类就是关重件模态分析。在异响开发中，针对异响发生的统计规律，总结了一类较为容易发生异响问题的系统和零件，称为异响关重件，比如副驾驶安全气囊、手套箱等。在异响开发中需要对其进行模态分析，并结合对标及前期异响问题整改的经验制定了独立的频率目标。

异响模态管控还有一个独特的分析，内饰件模态频次分析。该分析与传统模态分析关注一阶频率不同，它是统计一定频率范围内（比如75Hz）的内饰件模态出现次数，进而衡量该零件的异响表现。

内饰材料相对金属钣金具有弹性模量和密度均相对较低的特点。内饰件的一阶模态频率往往不会太低，但其一阶模态出现后，往往会频繁出现各种局部模态。内饰件的一阶模态频率往往不能完全衡量该内饰件的异响性能。在小编前期开发项目中，遇到一款车型的中央储物盒一阶频率40Hz左右，已经满足异响关重件模态频率的要求，但其在出厂异响检测表现不合格，尤其在搓衣板路面有严重的异响问题。经反复研究，发现在75Hz范围内，该储物盒一共出现15次局部模态，远高于其它部件。

通过反复优化和论证，将该储物盒模态次数降低至9次以后，实车验证异响问题明显消失，该问题得到解决。从此以后，内饰件模态频次分析成为异响分析的一个独特分析，内饰件频次也成为异响控制的重要指标。

还记得之前“苏轼醉酒”的照片吗，让我们从模态控制的角度进行一个解析，也是蛮有意思，一起分享给大家，博大家一乐。

下图中苏轼雕像和路灯面对不上涨的洪水是各有担心，压力山大。苏轼的压力迫在眉睫，因为地理位置太低，即将被洪水冲刷。路灯虽然位置高一些，但是一旦水位上涨，它的左右路灯和控制盒都将一起承受冲刷。从最终的结果来看，洪水过后，苏轼和路灯都倒下了（见下图左下角）。这就和异响模态控制类似，一是不能一阶频率太低（苏轼），而是模态频次不能太高（路灯）。

苏轼醉酒原理浅析（仅供娱乐）