基于ANSYS某车体的有限元模态分析.pdf

《基于ANSYS某车体的有限元模态分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第24卷第5期(总第110期)机械管理开发2009年1O月Vo1．24No．5(SUMNo．110)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT0Ct．2009基于ANSYS某车体的有限元模态分析范永庆．潘宏侠(中北大学机械工程与自动化学院，山西太原030051)【摘要】简述了有限元模态分析的基本理论，建立了某车身的有限元模型，并对其进行了模态分析，得到了车体的特征模型和固有频率。这对车身的结构改进及其安全性、稳定性、舒适性的提高，提供了依据。【关键词】ANSYS；模态分析；固有频率；车身【中图分类号】U426．3【文献标识码】A【文章编号】1003——

2、773X(2009}O5——0018——020引言能影响小的结构，例如：让位台阶，过度圆角，工艺圆车辆在高速行驶过程中，其车身会因发动机运转、孔。5)按以上方法简化的有限元模型，共有8867个壳路面不平及风力等随机振源引起振动。如果这些振源单元，8937个节点，所建立的有限元模型见图1。的激励频率接近于车身整体或局部的固有频率，便会2计算结果与分析产生共振．引起剧烈振动和噪声，甚至造成结构破坏。为提高车辆的安全性、舒适性、可靠性，须对车身结构的固有频率进行分析，通过结构设计避开共振现象发生I1J。随着计算机技术和有限元技术的成熟[21，为车身的开发设计提供了可靠的模态特性参数和

3、科学的设计依据。采用有限元方法对车身结构的模态分析，需按车图1车身模型身结构建立动力学模型，使在设计阶段预测车身的振对该车体模型进行模态分析时，选择合适的模态动特性和响应计算方法很重要。现对几种常用模态计算方法进行说1有限元计算模态分析基础明：1)Blocklanczos采用Lanczos稀疏矩阵求解广义特有限元的模态分析建立在模态模型的数值计算基征值，精确相当于与Subspace，但速度快。常提取大模础上[31，实质是求解有限个自由度的无阻尼线弹性系型具有对称特征的多阶模态．但是内存要求比Subsp—统运动方程f因结构的阻尼对其模态频率及振型的影aee大50％。2)Subsp

4、ace用Jacobi迭代，虽精度高，但响很小。可以忽略)。其矩阵式为：速度慢，用于选择精度高又难以选择主自由度的情形。【嗍{O)}+【C]{X)}+【K]{x(￡)l={)l(1)3)PoWerDynamics也是用Subspace迭代技术，但是使式中：——质量矩阵；[c]一一阻尼矩阵；卜一刚用PCG求解器求解比上面的快，但是单元发生畸变或度矩阵；{)卜一加速度向量；{X(t)}——速度向量；{X者矩阵成病态可能导致难以收敛，适于求解自由度高(卜一位移向量；{F(卜一动激励载荷向量。于100．000阶的大模型工程问题的起始少数阶模态。模态分析时，由于结构阻尼较小，对固有频率和振

5、4)Reduced采用HB1迭代速度快，但是依赖质量矩阵型的影响微乎其微，通常忽略不计。因而，分析结构的[MI的精度【5l。5)综合这些常用的的分析类型，比较他固有频率和振型转化为求解特征值和特征向量问题。们的优缺点，本文选用系统默认的LANB即Block可将式(1)简化为：[{())+【()={0)，(2)LanCZOS方法，对该车体模型进行模态分析。由于结构若令：l={}sin@t+q~)，(3)的振动可以表达为线性组合，其中低阶振型对结构的则有：)=一{Jsin+)，(4)动力影响程度比高阶振型大，所以低阶振型决定了结可得：([K]-w[){}={0}．(5)构的动态特征

6、。所以我们只取前几阶模态进行分析结构的刚度矩阵均为n阶方阵．其中n为节点自(见表1)。图2为一阶模态振型。由度数，上式是∞的n次方程，解此方程可得结构的几个固有频率为了结果尽量精确，正确建立车身的有限元模型必须注意下列几点：1)采用混合划分网格的手法，使网格尽量整齐：减少单元数量的同时．减少病态网格的数目。2)采用梁单元和板单元混合模拟车身结构，尽量减少单元类型，减少数据的输入和计算所需时间。3)对于车身的焊接模拟，采用节点融合和自由度耦合图2一阶模态振型的方法，达到很好的建模效果。4)删除一些对力学性收稿日期：2009—02—25：修回日期：2009—05—10作者简介：范永

7、庆(1982一)，男，河北保定人，在读硕士研究生，研究方向：机械设计及理论。·18·第24卷第5期(总第110期)汜-w-水-厌-，等：基f-ANSYS某车体的有限元模态分析2009年t0月磊———————————————一和噪声等问题奠定了基础，也为实际试验提供了参考霪羹奎坌六篓；呵自Ⅲ周长路，范子杰，陈宗客车白车身模态分析阶弯曲振型和第，里妻生釜=．可以十口十⋯。一阶扭转振型都出现在较低的频率范[2]妄．妄在客车车身结构模态分析中的围内，说明此车身的横向刚度相对较低，因此车身长期一应用[