基于mscnastran和整车模型动力总成悬置解耦研究与优化方法

《基于mscnastran和整车模型动力总成悬置解耦研究与优化方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于MSCNastran和整车模型动力总成:解耦研究与优化方法摘要：基于六自由度刚体-悬置模型的动力总成悬置解耦分析和优化方法通常是在概念设计阶段，缺乏整车模型数据时的一种初步设计方法，由于未考虑车身刚度和质量的影响，难以反映实车状态下的真实解耦情况•为此，提出一种基于MSCNastran及整车有限元模型的动力总成悬置解耦分析和优化的新方法，并验证该方法的正确性、可行性和有效性.关键词：悬置解耦；MSCNastran；整车有限元模型中图分类号：U463.33文献标志码：B0引言动力总成悬置系统的首要任务是隔离动力总成的

2、振动向车架、车身及车厢内部传递，尤其是控制动力总成怠速工况下的低频抖动，并隔离动力总成高速运转时引起的车室内部噪声•若系统的固有模态之间存在运动耦合，则某一自由度方向上的振动会激起其他方向上的振动，对悬置系统的振动控制和隔振不利.在动力总成怠速工况下，动力总成倾覆力矩主谐量的频率与动力总成的刚体振动模态（约5〜30Hz）较为接近，模态耦合会使隔振性能恶化•因此，动力总成悬置系统设计的基本任务是，解决动力总成的各刚体振动模态的频率配置问题和振动耦合问题[1].动力总成悬置系统设计是个复杂的任务，其基本原则是解耦布置[2]

3、.传统方法将车身看作是质量和刚度无穷大，从而将整车动力总成解耦问题简化为六自由度动力总成和3个刚度的悬置组成的六自由度-悬置系统的解耦问题，并使用优化算法对悬置的刚度，安装位置和角度进行优化，使各阶模态解耦.这种方法简单、快捷，但难以反映实车状态下的真实解耦情况[3].针对该问题，本文提出一种利用整车有限元模型和MSCNastran进行悬置解耦分析和优化的方法，并应用在实际的开发项目中，取得较好的效果.1动力总成坐标系和能量解耦法动力总成悬置系统示意见图1•在整车模型中，将动力总成视为一个具有六自由度的刚体，其通过悬置

4、支撑在车身上，车身为有限元模型，考虑车身刚度和质量，悬置被视为具有三向刚度的弹性阻尼组件•定义笛卡儿坐标系统GO-xyz为系统坐标，坐标系原点GO在动力总成处于静平衡位置时的质心处，x轴与发动机曲轴方向平行，正向指向发动机侧,z轴垂直气缸上端盖法兰平面，向上为正.坐标系遵循右手法则⑷.在众多解耦方法中，能量解耦法简单、方便，适用性强,应用较为广泛.在质心坐标系中，系统在作各阶主振动时，其能量全部集中在6个方向.求出各阶主振动下各个方向的振动能量所占的百分比，写成矩阵形式，便得到系统的能量解耦率矩阵Y.当系统以第k阶固有

5、频率振动时，第j个广义坐标所占的能量百分比Yjk=61=lMklkjlJ6k=161=lMklkjlj(1)式中：k为系统的k阶主振型；kj为第k阶振型的第j个元素；Mkl为质量矩阵第k行，1列元素.Yjk值越大，系统的解耦程度就越高.已知动力总成质量矩阵，求出动力总成的各阶模态振型向量，即可求出能量解耦率矩阵.2基于整车模型的悬置解耦分析和优化方法2.1在MSCNastran中将解耦率作为响应的表示方法对于有限元模型的模态优化分析，使用MSCNastran的SOL200很方便，但是SOL200中并不能直接定义解耦率响

6、应，因此，解耦率不能直接作为目标或约束，解决这个问题有以下3种方法.(1)用GPKE语句输出动力总成质心的模态动能到f06文件，通过编写第三方软件提取GPKE结果处理成解耦率，并判断解耦率是否满足要求.如果不满足，则再次调用SOL200进行下一次优化；否则，终止MSCNastran,由第三方软件提取出最后的优化结果.(2)用GPKE输出动力总成质心的模态动能到f06文件,并使用DMAP语言提取处理后表达为SOL200中的第三类响应DRESP3,从而可以被约束和优化目标卡片引用.(3)使用第一类响应DRESP1得到动力总

7、成质心的模态位移，动力总成质量矩阵为已知量，即可将解耦率表达为第二类响应，从而可以被约束和优化目标卡片引用.方法1由于涉及第三方软件与MSCNastran的频繁交互,且需要进行文件操作，访问硬盘数据会极大地降低程序运行速度，计算效率低下•方法2需要编译DMAP程序，由于MSCNastran各版本的细微差异，导致DMAP程序难以保证在各个版本上完全兼容；对使用该程序的工程师要求较高，不利于流程化；也存在进行文件操作，访问硬盘数据会极大地降低程序运行速度，计算效率低下的问题•方法3则避免前2种方法的缺点，只是编写DRESP

8、2及其相关卡片较为复杂，但一次编写完成后，即可模板化、流程化，便于推广使用，因此，本文选择方法3.具体做法为：将动力总成质心的模态位移定义为第一类响应DRESP1,动力总成质量矩阵为已知量，定义为DTABLE,然后使用DEQATN定义方程（式1）,再利用卡片DRESP2将位移响应DRESP1,动力总成质量矩阵DTABLE和DEQA