某型汽車電子控制器的模態(tài)仿真分析
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3.4 材料參數(shù)
該型汽車電子控制器實物的總重205.4克，其中PCBA重為100.1克，殼體重為105.3克，有限元模型總重為 204.9克，其中PCBA模型重為99.5克，殼體模型重為103.9克，實物和有限元模型重量的相對誤差為1.0%。為了簡化計算，認(rèn)為電路板具有一種等效材料參數(shù)，該等效參數(shù)是通過對PCB光板的拉伸試驗和測量對其測密度得到的。同樣認(rèn)為較大的電器件也具有一種等效材料參數(shù)，其彈性模量和泊松比是參考普通芯片的材料得到的，密度是由芯片的總重量除以總體積得到的。各個部件的材料參數(shù)如表1所示。
表1：各部件的材料參數(shù)
3.5 仿真分析結(jié)果
利用Abaqus軟件對該汽車電子控制器進(jìn)行約束模態(tài)分析，得到的前三階模態(tài)頻率和模態(tài)振型如圖9、圖10、圖11所示。第一階固有頻率為172Hz，第一階振型為控制器沿兩個安裝耳中心點連線的前后振動；第二階固有頻率為262Hz，第二階振型為控制器殼體上下面的相向的凸凹振動；第三階固有頻率為293Hz，第三階振型為控制器殼體上下面的相對的凸凹振動。
圖9 ：第一階頻率：172Hz
圖10：第二階頻率：262Hz
圖11：第三階頻率：293Hz
4 模態(tài)實驗過程及結(jié)果
4.1 模態(tài)試驗過程
利用美國PCB公司的壓電式力錘和壓電式加速度計進(jìn)行激勵、拾振。然后用LMS TEST.LAB 試驗采集分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。試驗設(shè)置如下，采樣頻率為2048Hz，采樣帶寬為1024Hz，頻率分辨率為0.125Hz，激勵用力窗，響應(yīng)是指數(shù)窗。
汽車電子控制器通過兩個安裝孔固定在基頻大于500Hz試驗臺上。采用了5傳感器布置方案（圖12）進(jìn)行模型試驗。參照仿真分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該傳感器布置方案漏掉了第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)。而采用8傳感器的布置方案（圖13）能測得第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)。
圖12 ：5傳感器的布置方案
圖13： 8傳感器的布置方案
4.2 典型的實驗結(jié)果
在5傳感器的試驗中，若干點的頻率響應(yīng)函數(shù)如圖14所示。隨意選取一個測試點的相干函數(shù)如圖15所示。在有效帶寬的范圍內(nèi)，相干函數(shù)接近1，可以判定頻率響應(yīng)函數(shù)的可信度比較高。在8傳感器的試驗中，若干點的頻率響應(yīng)函數(shù)如圖16所示。
圖14：若干點的頻響函數(shù)
圖15 ：典型相干函數(shù)
圖16：若干點的頻響函數(shù)
利用LMS TEST.LAB軟件中的Time MDOF方法進(jìn)行模態(tài)參數(shù)分析。根據(jù)所有測試點的頻率響應(yīng)函數(shù)之和建立穩(wěn)態(tài)圖，然后判定真實的模態(tài)頻率、阻尼和參預(yù)因子。利用該方法測得的該控制器的前三階模態(tài)頻率和振型如圖17-19所示。
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