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时间:2018-11-09
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1、K01设计开发项目白车身模态分析报告(□初版/☑更改)重庆迪科汽车研究有限公司二〇一五年十月1.数据记录²初始模型白车身(BIW)²更改情况减重(最终)2.分析内容白车身自由模态分析。3.模型简述²使用软件前处理:Hypermesh;求解器:Radioss²建模过程网格划分白车身结构可分为五个总成:顶盖、地板、侧围、后围和前围,依次对各总成进行有限元模型的建立,再将其焊接为一整体。建立白车身有限元模型的步骤包括几何模型分析、几何清理、模型简化、网格划分、单元质量检查、设置材料和单元属性、各部件焊接等。由于白车身主要是由大的钢板覆盖件组成,其厚度尺寸远远小于其他尺
2、寸,故白车身网格选用PSHELL的壳单元形式。采用各总成逐个划分、连接,再总装的方式进行整车的有限元建模。据工程实践和硬件条件,选取有限元网格的大小为8mm。根据前面所述的几何清理原则,选用8mm的壳单元网格对各总成进行离散化,建立各总成对应的有限元模型如图3.1——图3.5所示:图3.1车顶总成的有限元模型图3.2侧围总成的有限元模型图3.3后围总成有限元模型图3.4地板的几何及有限元模型图3.5前围的几何及有限元模型白车身各部件连接白车身大部分零部件是薄板冲压件,各零部件之间主要是通过焊接工艺实现连接,本次运用了点焊、缝焊等。根据所提供的焊点图,在Hyper
3、mesh中通过运用spot-weld单元来把各板件焊点位置的节点连接起来,以此来模拟实际的焊点。焊点材料选用08AL,焊点直径为7mm。焊接完成后,焊点周围单元的质量可能会变差,通常需要对这些单元进行重新划分。有限元焊接结果如图3.6所示图3.6有限元焊接效果图由于工艺和部件性能的要求,在顶盖与顶盖横梁处,运用了粘胶连接。本次分析采用了软件的粘胶连接来实现这些有限元部件的连接,通过这样的处理能更好的模拟结构的实际性能。有限元粘接效果如图3.7所示。图3.7有限元粘胶连接效果图在前围总成中还采用了螺栓连接,这主要是一些不需永久连接、进行更换的部件。在Hyperms
4、h中采用BOLT工具在螺栓孔处添加螺栓连接。效果图3.8如所示。图3.8有限元螺栓连接效果图利用Hypermesh软件按照以上的步骤完成了白车身的有限元模型的建立。整个白车身有限元模型如图3.9所示,模型共计566389个节点,547291个PSHELL单元和22776个五面体、六面体单元。PSHELL单元中有四边形单元501997个,三角形单元45294个,占全部PSHELL单元单元的3.78%。白车身总成共有3318个焊点,34处粘胶和319个螺栓。网格划分完成后,按各部件给定的材料,对相应的网格设置材料和单元的特性。图3.9白车身有限元模型²边界及工况自由
5、状态,计算0~100Hz频率范围内所有模态。1.计算结果4.1白车身模态频率和阵型描述模态分析是确定设计结构或机械零部件的振动特性,得到结构固有频率和振型的过程。利用有限元法进行白车身结构模态分析,可以在计算机屏幕上直观形象地再现白车身的振动模态,进一步计算出各零件的动态过程,为汽车的动态设计提供方便有效的工具。对白车身在自由工况下进行模态分析,整体结构在空间具有三个平动自由度和三个转动自由度,因此其计算模态的前6阶模态的频率为零,将白车身的第七阶模态视为其第一阶模态。本次分析得到白车身的前15阶自由模态的频率及其相应的振型,如表4.1所示。表4.1白车身前十阶
6、计算模态分析结果模态阶次模态频率(Hz)振型描述123.46Y向一阶弯曲231.72前端横梁x向横摆333.26绕X轴的整体一阶扭转434.41前围板x向一阶弯曲538.69顶盖前沿、地板、前围一阶弯曲642.58前端y向横摆743.38顶盖一阶弯曲、地板Z向二阶弯曲846.28顶盖、地板-z向弯曲950.87前端横梁z向扭转、顶盖后部-y横摆1052.76B柱一阶弯曲、前端横梁z向扭转1152.94前端横梁-z向扭转1256.34B柱y向一阶弯曲、前端横梁-z向扭转1361.78后围板-x弯曲,右后翼子板一阶弯曲1466.67顶盖、地板、B柱弯曲,前端-z横摆
7、1567.29右后翼子板二阶弯曲4.2白车身模阵型云图图4.1白车身一阶计算模态振型图图4.2白车身二阶计算模态振型图图4.3白车身三阶计算模态振型图图4.4白车身四阶计算模态振型图图4.5白车身五阶计算模态振型图图4.6白车身六阶计算模态振型图图4.7白车身七阶计算模态振型图图4.8白车身八阶计算模态振型图图4.9白车身九阶计算模态振型图图4.10白车身十阶计算模态振型图图4.11白车身十阶计算模态振型图图4.12白车身十阶计算模态振型图图4.13白车身十阶计算模态振型图图4.14白车身十阶计算模态振型图图4.15白车身十阶计算模态振型图1.分析&评价从本车型
8、的模态分析结果可以看出:
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