某型汽车电子控制器的模态仿真分析
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3.4 材料参数
该型汽车电子控制器实物的总重205.4克，其中PCBA重为100.1克，壳体重为105.3克，有限元模型总重为 204.9克，其中PCBA模型重为99.5克，壳体模型重为103.9克，实物和有限元模型重量的相对误差为1.0%。为了简化计算，认为电路板具有一种等效材料参数，该等效参数是通过对PCB光板的拉伸试验和测量对其测密度得到的。同样认为较大的电器件也具有一种等效材料参数，其弹性模量和泊松比是参考普通芯片的材料得到的，密度是由芯片的总重量除以总体积得到的。各个部件的材料参数如表1所示。
表1：各部件的材料参数
3.5 仿真分析结果
利用Abaqus软件对该汽车电子控制器进行约束模态分析，得到的前三阶模态频率和模态振型如图9、图10、图11所示。第一阶固有频率为172Hz，第一阶振型为控制器沿两个安装耳中心点连线的前后振动；第二阶固有频率为262Hz，第二阶振型为控制器壳体上下面的相向的凸凹振动；第三阶固有频率为293Hz，第三阶振型为控制器壳体上下面的相对的凸凹振动。
图9 ：第一阶频率：172Hz
图10：第二阶频率：262Hz
图11：第三阶频率：293Hz
4 模态实验过程及结果
4.1 模态试验过程
利用美国PCB公司的压电式力锤和压电式加速度计进行激励、拾振。然后用LMS TEST.LAB 试验采集分析系统进行数据采集和分析。试验设置如下，采样频率为2048Hz，采样带宽为1024Hz，频率分辨率为0.125Hz，激励用力窗，响应是指数窗。
汽车电子控制器通过两个安装孔固定在基频大于500Hz试验台上。采用了5传感器布置方案（图12）进行模型试验。参照仿真分析结果发现，该传感器布置方案漏掉了第一阶扭转模态。而采用8传感器的布置方案（图13）能测得第一阶扭转模态。
图12 ：5传感器的布置方案
图13： 8传感器的布置方案
4.2 典型的实验结果
在5传感器的试验中，若干点的频率响应函数如图14所示。随意选取一个测试点的相干函数如图15所示。在有效带宽的范围内，相干函数接近1，可以判定频率响应函数的可信度比较高。在8传感器的试验中，若干点的频率响应函数如图16所示。
图14：若干点的频响函数
图15 ：典型相干函数
图16：若干点的频响函数
利用LMS TEST.LAB软件中的Time MDOF方法进行模态参数分析。根据所有测试点的频率响应函数之和建立稳态图，然后判定真实的模态频率、阻尼和参预因子。利用该方法测得的该控制器的前三阶模态频率和振型如图17-19所示。
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