座椅为什么要做模态试验？

答案很简单嘛，主机厂要求呗！

那究竟为什么要做模态试验呢？！！

呃呃……

座椅是安装在汽车车身上与人体直接接触的零部件之一。我们在乘车时坐在座椅上，倚靠在靠背上，我们的屁股可以直接感觉到座椅传递过来的振动，我们的耳朵可以直接听到座椅产生的异响，我们的眼睛可以直接看到座椅椅背的晃动抖动……

这辆车是安全的吗？

这辆车是可靠的吗？

这辆车质量真差！！

瞧，小小一个座椅

将影响到我们对一辆车的直观评价！

任何一个振动系统都可以用“输入-系统特性-输出”模型来表示：输入是这个振动系统受到的激励；系统特性是这个振动系统本身的结构特性；输出是这个振动系统在受到激励后的表现，如振动、异响等等。如果我们知道输入信号（激励信号）和系统的结构特性（传递函数），就可以预测振动系统在受到激励以后的会表现出来的NVH特性。

如果输入信号（激励信号）的能量主要集中在10Hz，振动系统的结构特性（传递函数）在10Hz附近有个峰值，那么这个结构将会在10Hz处发生共振，有可能引起严重的振动异响问题。

座椅系统的振动输入信号主要来源于发动机和不平整的路面，这些信号通过试验的手段通常很容易获得！这时候如果我们知道了座椅系统的结构特性，就可以预测座椅系统在受到激励后的响应信号，就可以在座椅设计之初考虑到之后可能会发生的共振等问题！

模态试验就是通过试验的手段获得振动系统的结构特性（共振频率、阻尼比、模态振型），这就是模态试验的意义！

设计不好的座椅为什么会产生异响、振动或者抖动呢？原因就在于座椅结构的模态频率偏低，导致其纵向模态或者横向模态容易被发动机或者坑坑洼洼的路面激励起来，传递到靠背或者作用于人体，进而影响乘客的主观感受和乘坐舒适性。

因此为了避免之后一系列的问题，我们要在研发阶段设计并控制座椅的模态频率！

实际上整车车身在设计开发初期就要制定模态频率表来指导车身及相关系统、附件的开发了。如下图所示可以清晰看到车身和主要系统的模态频率、发动机的怠速频率、相连系统的模态频率关系、车身模态频率和怠速模态频率的关系等。座椅是车身上安装的一个附件，在车身设计开发初期也已经被定义！

座椅系统的输入信号通常不可以修改（坏路是不规则的嘛，大家都懂！发动机通常也不会修改的），如果要改变座椅系统的输出只能通过改变座椅系统的结构特性来实现。座椅主要有骨架、泡棉和皮革组成，骨架主要起支撑作用，泡棉和皮革主要起阻尼缓冲作用。骨架必须要有足够的刚度才能保证座椅有足够大的模态频率，这样才能使模态频率和发动机或者坑洼路面的激励频率错开，从而避免共振的发生！

模态试验是一种试验手段，主要用于确定座椅系统的结构特性，包括固有频率、阻尼比和模态振型。模态试验的最终目标是通过试验的手段获得振动系统的结构特性，从而为系统的振动特性分析、故障诊断和预报以及结构动力特性的优化提供参考和依据。

现在可以回答“座椅为什么要做模态试验？”这个问题了，原因如下：

1.评价座椅结构的动态特性能否满足设计要求

通常主机厂会在产品设计之初输入座椅的模态频率要求，一般前排座椅的一阶共振频率应在17-21Hz范围内。座椅模态试验又分为骨架模态试验和整椅模态试验，一般骨架模态试验结果比整椅试验结果高2-5Hz。

2.识别座椅骨架设计薄弱位置

座椅骨架刚度较低的位置通常振动幅度比较剧烈，甚至可能出现明显的局部模态。因此，模态试验有助于识别这些结构设计薄弱的部分。

3.修改结构的动力学特性

若座椅结构特性不能满足设计要求，可以在不更改座椅骨架的情况下进行动力学修改（更改座椅质量分布、增加动力吸振器等），模态试验结果可以为座椅结构的动力学修改提供参考和支持。

4.校准有限元模型

有限元模型为了减小计算量通常会做很多简化处理，如不同零件的接触和装配方式等等。模态试验的结果可以验证有限元模型模态分析结果的准确性，为有限元模型的修改和优化提供参考。

小到一辆车，大到一个品牌，NVH的影响远远超过我们的想象，这也是目前各大主机厂开始花大价钱研究汽车NVH，提高汽车“品质感”的原因！

参考文献

[1]https://wenku.baidu.com/view/eda3ba3032687e21af45b307e87101f69f31fb32.html?from=search

[2]庞剑. 汽车车身噪声与振动控制[M]. 机械工业出版社, 2015.