HyperWorks优化实践：Trimmed Body扭转模态

1 概述

在新车开发阶段，为避免汽车运行过程中产生NVH问题，通常为TB扭转频率设定一个目标值，使其避开怠速工况频率。在某车开发过程中发现，TB扭转频率与后座椅一阶模态频率耦合，使得单纯从车身结构方面入手很难提升其扭转频率。本文针对以上问题，从后座椅本体入手，采用OptiStruct软件对板厚进行尺寸优化，提升了后座椅的模态频率，进而提高了TB扭转频率，在设计阶段对可能出现的NVH问题进行了预处理。

2 TB扭转频率偏低的原因分析

某车型在开发过程中存在扭转频率过低的问题，通过观察TB模型的模态振型，如图1，(为明显起见，仅显示白车身及后座椅），发现扭转模态与后座椅模态耦合，怀疑两者之间的耦合作用导致扭转频率偏低。为了验证是否为后座椅的问题，设计了两种实验，一是去掉后座椅，二是将后座椅以集中质量的形式连接到车身上，如图2，以集中质量的方法验证后座椅（见表1）是否对TB扭转频率产生重要影响。

图1 TB扭转频率与后座椅模态耦合

图2 RBE3-CONM2的形式替代后座椅的TB模型

表1 三种情况TB扭转频率的对比

去掉后座椅TB扭转频率上升至29.06Hz，后座椅采用集中质量（RBE3-CONM2）的形式连接到车身，TB扭转频率为28.99Hz，说明后座椅模态与TB扭转模态的耦合导致扭转频率偏低，去掉后座椅耦合影响，扭转频率得到明显提升，因此后座椅的模态优化是必要的。

3 后座椅的结构优化

3.1 后座椅有限元模型的介绍

后座椅有限元模型包括座椅骨架，靠背、坐垫、头枕，其中靠背、坐垫、头枕采用集中质量CONM2的形式通过RBE3连接到骨架上。建模中钣金件之间的连接分别根据实际情况采用RBE2或直径为6mm的CWELD单元模拟。座椅实际中是可以旋转的，因此需要在转动处放开转动方向的转动自由度。建立好的座椅有限元模型包括22,205个单元，22,566个节点。