一種汽車制動器零部件實驗與仿真模態相似度的分析方法技術

本發明專利技術涉及一種汽車制動器零部件實驗與仿真模態相似度的分析方法，屬于汽車制動技術領域。該方法包括以下步驟：S1：對分析零件數模進行測點選擇和坐標提取，并在實驗模態測試軟件中建立待測零件的線框模型；S2：對分析零件實物進行畫線描點，明確物理測點位置；S3：采用錘擊法模態測試完成實物零件所有測點的頻響函數測試；S4：在實驗模態測試軟件中利用頻響函數矩陣采用最小二乘復頻域模態識別方法求解零件的實驗模態結果，輸出實驗模態結果文件；S5：得到仿真模態結果；S6：進行實驗模態和仿真模態置信度的計算，得到量化的實驗模態和仿真模態相似度結果。本發明專利技術可以量化實驗模態和仿真模態的相似度結果，評估兩者差異。評估兩者差異。評估兩者差異。

【技術實現步驟摘要】
一種汽車制動器零部件實驗與仿真模態相似度的分析方法


[0001]本專利技術屬于汽車制動
，涉及一種汽車制動器零部件實驗與仿真模態相似度的分析方法。

技術介紹

[0002]CAE模態仿真分析在汽車制動噪音的分析、優化中扮演者愈發重要的作用。仿真模態分析結果由分析模型參數和邊界條件的決定，仿真模態結果的準確性決定著制動噪音的分析、優化方向是否準確、可信。因此需要用實驗模態數據對仿真分析結果進行比較、驗證，量化仿真模態與實驗模態的相似度，以評估仿真分析結果的準確度，確定是否需要調整仿真分析參數和邊界條件。

技術實現思路

[0003]有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種汽車制動器零部件實驗與仿真模態相似度的分析方法。
[0004]為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
[0005]一種汽車制動器零部件實驗模態與仿真模態相似度的分析方法，包括以下步驟：
[0006]S1：利用三維設計軟件對分析零件數模進行測點選擇和坐標提取，并在實驗模態測試軟件中建立待測零件的線框模型；
[0007]S2：利用分析零件數模選擇的測點坐標，對分析零件實物進行畫線描點，明確物理測點位置；
[0008]S3：利用實驗模態測試硬件、軟件，采用錘擊法模態測試完成實物零件所有測點的頻響函數測試；
[0009]S4：在實驗模態測試軟件中利用頻響函數矩陣采用最小二乘復頻域模態識別方法求解零件的模態振型，輸出實驗模態振型結果；
[0010]S5：利用CAE仿真分析軟件完成零件的仿真模態分析，得到仿真模態振型結果；
[0011]S6：將實驗模態振型結果導入CAE仿真分析軟件中進行實驗模態和仿真模態置信度的計算，得到量化的實驗模態和仿真模態相似度結果。
[0012]進一步，所述步驟S1中，在三維設計軟件中在笛卡爾坐標系下對零件數模進行測點選擇和坐標提取，選擇的測點間隔應小于15mm且能體現待分析零件的幾何輪廓結構。利用所有選擇測點的坐標，在模態測試軟件中以相同的坐標系完成試驗模態測試所需的線框模型的建立。
[0013]進一步，所述步驟S2中，根據零件數模中選擇的測點位置和坐標位置，利用數控機床對待測試的實物零件進行各個測點的畫點標注，明確實驗模態的所有物理測點。
[0014]進一步，所述步驟S3中，頻響函數是結構的輸出響應(這個響應可能是位移、速度或加速度)和輸入激勵力之比，測量激勵力和由該激勵力引起的結構響應，將測量的時域數據通過快速傅里葉變換從時域變換到頻域，經過變換，頻響函數最終呈現復數形式。
[0015]系統的動力學方程如下所示：
[0016][0017]式中，M,C,K分別為系統的質量，阻尼和剛度矩陣；x(t),和分別為結構振動位移，振動位移的一階導數和二階導數；f(t)為系統受到的激勵力。
[0018]由公式(1)可以得到頻響函數的留數和振型向量的表達形式如下：
[0019][0020]式中，H(s)為頻響函數矩陣；A
r
為第r階模態對應的留數矩陣；為第r階振型向量；為第r階模態參與因子向量；λ
r
為系統的第r個極點；上角標*和T分別代表共軛和轉置。
[0021]由公式(2)可以看到頻響函數的分子中包含留數，而留數與模態振型直接相關，分母中包含系統極點信息，也就是系統的頻率和阻尼信息。因此，進行試驗模態分析時，通過測試公式(2)中左側的頻響函數矩陣的某一列或某幾列來擬合右側的模態參與因子向量、模態振型向量和系統的極點，進而對被測結構的模態參數進行估計。
[0022]使用力錘作為激勵設備，振動加速度傳感器測量結構響應，采用多參考點錘擊法完成待測實物零件所有測點的頻響函數測試。
[0023]進一步，所述步驟S4中，利用測試的頻響函數矩陣采用最小二乘復頻域方法通過穩態圖確定系統極點，計算模態振型，輸出.UNV格式模態振型文件。通過最小二乘復頻域方法估計出系統極點和模態參與因子向量后，可以對振型進行計算，如公式(3)所示。由測試得到的頻響函數在各個譜線處的值，采用線性最小二乘法即可計算振型
[0024][0025]式中，為第i和第p兩個自由度之間的頻響函數；為圓頻率；j為虛數單位；為第r階模態振型向量的第i個元素；L
p,r
為第r階模態參與因子向量的第p個元素；上角標*代表共軛。
[0026]進一步，所述步驟S5中，利用CAE仿真分析軟件的模態分析功能導入待分析零件的數模，坐標系應和實驗模態中的保持一致，設置好分析模型的材料參數等邊界條件后完成零件仿真模態的分析，得到仿真分析模態結果。
[0027]進一步，所述步驟S6中，將實驗模態振型導入CAE仿真分析軟件中，進行實驗模態和仿真模態的模態置信度計算(MAC)，得到以數值表示的相似度結果。模態置信度是振型向量的點積，用于評價兩個模態振型向量幾何上的相關性，計算得到的標量值位于0
?
1之間，或者用百分數來表示。如果MAC值接近0，說明兩個振型向量之間相關性很小或者是正交的，如果MAC值接近1，說明兩個振型向量彼此平行或非常相似。
[0028]MAC的計算公式如下：
[0029][0030]式中，MAC
j,k
為模態j和模態k之間的模態置信度；和為模態j和模態k對應的振型向量；上角標T代表轉置。
[0031]本專利技術的有益效果在于：本專利技術通過進行零件實驗模態數據和仿真分析模態數據相似度計算，得到量化的對比結果，用以判斷仿真分析模型、參數的準確性，評估是否需要調整參數，提高制動噪音仿真分析的準確性。
[0032]本專利技術的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本專利技術的實踐中得到教導。本專利技術的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。
附圖說明
[0033]為了使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術作優選的詳細描述，其中：
[0034]圖1為本專利技術方法總體流程圖；
[0035]圖2為本專利技術方法某零件分析過程中的零件實物測點畫線、線框模型、測試示意圖；
[0036]圖3為本方法實驗模態和仿真模態相似度結果示意圖。
具體實施方式
[0037]以下通過特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點與功效。本專利技術還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本專利技術的精神下進行各種修飾或改變。需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本專利技術的基本構想，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0038]其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利技術的限制；為了更好地說明本專利技術的實施例，附圖某些部件本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種汽車制動器零部件實驗與仿真模態相似度的分析方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：S1：利用三維設計軟件對分析零件數模進行測點選擇和坐標提取，并在實驗模態測試軟件中建立待測零件的線框模型；S2：利用分析零件數模選擇的測點坐標，對分析零件實物進行畫線描點，明確物理測點位置；S3：利用實驗模態測試硬件、軟件，采用錘擊法模態測試完成實物零件所有測點的頻響函數測試；S4：在實驗模態測試軟件中利用頻響函數矩陣采用最小二乘復頻域模態識別方法求解零件的實驗模態結果，輸出實驗模態結果文件；S5：利用CAE仿真分析軟件完成零件的仿真模態分析，得到仿真模態結果；S6：將實驗模態結果文件導入CAE仿真分析軟件中進行實驗模態和仿真模態置信度的計算，得到量化的實驗模態和仿真模態相似度結果。2.根據權利要求1所述的汽車制動器零部件實驗模態和仿真模態相似度的分析方法，其特征在于：所述S1中，利用三維設計軟件對待分析零件在笛卡爾坐標系下進行測點選擇，每個測點在各方向的間隔不大于15mm，獲取所有測點的坐標(x,y,z)值；在實驗模態測試軟件中，利用三維設計軟件選取測點的坐標值，繪制待測零件的線框模型。3.根據權利要求1所述的汽車制動器零部件實驗模態和仿真模態相似度的分析方法，其特征在于：所述S2中，根據三維設計軟件選擇的分析零件數模的測點坐標，利用數控機床對所有測點進行畫線描點，確定物理測點的位置。4.根據權利要求1所述的汽車制動器零部件實驗模態和仿真模態...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾勇，山夢琴，周亞敏，齊大鵬，
申請(專利權)人：南方天合底盤系統有限公司，
類型：發明
國別省市：