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乘用车座椅骨架试验模态分析概述
2019-05-18 23:35:58· 来源：座椅检测知多少
随着经济快速发展，乘用车开始走入寻常百姓家。根据中国新闻网报道：据公安部统计2018年全国新注册登记机动车3172万辆，机动车保有量已达3.27亿辆，其中汽车2.4
随着经济快速发展，乘用车开始走入寻常百姓家。根据中国新闻网报道：据公安部统计2018年全国新注册登记机动车3172万辆，机动车保有量已达3.27亿辆，其中汽车2.4亿辆，小型载客汽车首次突破2亿辆；机动车驾驶人突破4亿人，达4.09亿人，其中汽车驾驶人3.69亿人。截至2018年底，全国汽车保有量达2.4亿辆，比2017年增加2285万辆，增长10.51%[1]。
人们在享受乘用车便捷性和驾驶乐趣的同时，对乘坐舒适性的要求也越来越高。汽车座椅是内饰系统和乘员约束系统的重要组成，是与乘客和车体直接接触的重要功能部件，对乘客的乘坐舒适性和安全性均有重大影响。座椅骨架承载了施加在其上的主要载荷，因此对其进行模态分析具有十分重要的意义。
某乘用车座椅，图片来源于网络
（http://auto.163.com/18/1016/07/DU7M8CUB0008856S.html）
模态分析是一种现代研究结构动力学特性的方法，是系统辨别方法在工程振动领域的应用。通过对座椅骨架进行模态分析及动态特性研究，不但可以验证座椅设计，减小疲劳破坏和振动噪声，还可以使其避开汽车车身及乘客身体器官的固有频率等，从而优化提高座椅的动态特性和乘坐舒适性。
试验模态分析是在座椅骨架静止状态下进行人为激振，通过传感器测量激励与响应并进行FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换），得到测量位置处的FRF(Frequently Response Function，频响函数)，经过参数识别后获得系统的模态参数，从而建立座椅骨架结构的模态模型。
进行模态试验前，需要对座椅骨架进行支撑。支撑位置要在设置在座椅骨架结构刚度较大的位置并应该避开模态节点，支撑工装应稳定可靠，保证试验中座椅结构的稳定，以免对模态试验结果造成影响。
试验模态测试时将座椅骨架滑轨上的四个地脚约束在工装上，并把工装用夹具安装在试验平台上，不设置任何悬置等减振部件。试验参考汽车坐标系建立座椅坐标系，即从车头至车尾方向为+X方向；从驾驶员至副驾驶方向为+Y方向；从地面向上为+Z方向。
激励的目的是为了让座椅骨架结构在所选定的频率内产生振动，并要求可以通过技术手段测出所施加的激励力和结构相应的动态响应。通常采用力锤激励，采用ICP型加速度传感器测量响应信号，测试前所有传感器均需经过标定合格。数据采集首先记录并处理响应系统获取的测量数据，然后从测量得到的FRF中确定系统的共振频率、阻尼比和模态振型。
FRF示意图
相干函数示意图
模态振型示意图
参考文献
[1]https://www.dzwww.com/xinwen/shehuixinwen/201901/t20190130_18351979.htm
座椅试验模态分析是一项复杂的测试试验，牵涉到力锤和锤头的选取、传感器的选取、激励点和参考点等的选取、数采设备参数设置等，因此很难在一篇文章中叙述详尽。若大家有兴趣的话，我会开一个专栏谈一下上述参数的选择和设置技巧。
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