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乘用車座椅骨架試驗?zāi)B(tài)分析概述

2019-05-18 23:35:58·  來源：座椅檢測知多少  
　
隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，乘用車開始走入尋常百姓家。根據(jù)中國新聞網(wǎng)報道：據(jù)公安部統(tǒng)計2018年全國新注冊登記機動車3172萬輛，機動車保有量已達(dá)3.27億輛，其中汽車2.4
隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，乘用車開始走入尋常百姓家。根據(jù)中國新聞網(wǎng)報道：據(jù)公安部統(tǒng)計2018年全國新注冊登記機動車3172萬輛，機動車保有量已達(dá)3.27億輛，其中汽車2.4億輛，小型載客汽車首次突破2億輛；機動車駕駛?cè)送黄?億人，達(dá)4.09億人，其中汽車駕駛?cè)?.69億人。截至2018年底，全國汽車保有量達(dá)2.4億輛，比2017年增加2285萬輛，增長10.51%[1]。
人們在享受乘用車便捷性和駕駛樂趣的同時，對乘坐舒適性的要求也越來越高。汽車座椅是內(nèi)飾系統(tǒng)和乘員約束系統(tǒng)的重要組成，是與乘客和車體直接接觸的重要功能部件，對乘客的乘坐舒適性和安全性均有重大影響。座椅骨架承載了施加在其上的主要載荷，因此對其進(jìn)行模態(tài)分析具有十分重要的意義。
 
某乘用車座椅，圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
（http://auto.163.com/18/1016/07/DU7M8CUB0008856S.html）
模態(tài)分析是一種現(xiàn)代研究結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性的方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領(lǐng)域的應(yīng)用。通過對座椅骨架進(jìn)行模態(tài)分析及動態(tài)特性研究，不但可以驗證座椅設(shè)計，減小疲勞破壞和振動噪聲，還可以使其避開汽車車身及乘客身體器官的固有頻率等，從而優(yōu)化提高座椅的動態(tài)特性和乘坐舒適性。
試驗?zāi)B(tài)分析是在座椅骨架靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行人為激振，通過傳感器測量激勵與響應(yīng)并進(jìn)行FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里葉變換），得到測量位置處的FRF(Frequently Response Function，頻響函數(shù))，經(jīng)過參數(shù)識別后獲得系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，從而建立座椅骨架結(jié)構(gòu)的模態(tài)模型。
進(jìn)行模態(tài)試驗前，需要對座椅骨架進(jìn)行支撐。支撐位置要在設(shè)置在座椅骨架結(jié)構(gòu)剛度較大的位置并應(yīng)該避開模態(tài)節(jié)點，支撐工裝應(yīng)穩(wěn)定可靠，保證試驗中座椅結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，以免對模態(tài)試驗結(jié)果造成影響。
試驗?zāi)B(tài)測試時將座椅骨架滑軌上的四個地腳約束在工裝上，并把工裝用夾具安裝在試驗平臺上，不設(shè)置任何懸置等減振部件。試驗參考汽車坐標(biāo)系建立座椅坐標(biāo)系，即從車頭至車尾方向為+X方向；從駕駛員至副駕駛方向為+Y方向；從地面向上為+Z方向。
激勵的目的是為了讓座椅骨架結(jié)構(gòu)在所選定的頻率內(nèi)產(chǎn)生振動，并要求可以通過技術(shù)手段測出所施加的激勵力和結(jié)構(gòu)相應(yīng)的動態(tài)響應(yīng)。通常采用力錘激勵，采用ICP型加速度傳感器測量響應(yīng)信號，測試前所有傳感器均需經(jīng)過標(biāo)定合格。數(shù)據(jù)采集首先記錄并處理響應(yīng)系統(tǒng)獲取的測量數(shù)據(jù)，然后從測量得到的FRF中確定系統(tǒng)的共振頻率、阻尼比和模態(tài)振型。
FRF示意圖
相干函數(shù)示意圖
模態(tài)振型示意圖
參考文獻(xiàn)
[1]https://www.dzwww.com/xinwen/shehuixinwen/201901/t20190130_18351979.htm
座椅試驗?zāi)B(tài)分析是一項復(fù)雜的測試試驗，牽涉到力錘和錘頭的選取、傳感器的選取、激勵點和參考點等的選取、數(shù)采設(shè)備參數(shù)設(shè)置等，因此很難在一篇文章中敘述詳盡。若大家有興趣的話，我會開一個專欄談一下上述參數(shù)的選擇和設(shè)置技巧。
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