模态论文机械模态分析方法在汽车工程中的应用

《模态论文机械模态分析方法在汽车工程中的应用》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、机械模态分析方法在汽车工程中的应用前言振动现象是汽车行驶中无法避免的问题之一。而强烈的振动会造成结构的共振以及疲劳，从而引起结构破坏，引发安全问题，并且不合适的振动会对人的驾驶感受和乘坐舒适度引起极大影响，因此控制好汽车相关部件的振动不仅可以延长汽车的使用寿命，更可以使汽车的NVH性能得到大大提升，从而提高产品的市场竞争力。模态分析是有效对汽车振动进行控制的手段。为了避免类似共振、噪声过大等不良现象，确保汽车与传动系统路面激励等发生相互影响的可能性，从而可通过结构的合理设计避开共振频率。本文即就汽车工程中运用模态分析方法对汽车

2、设计进行预测指导性的作用进行一简要阐述。1.基于Ansys软件的客车车架刚度及模态的分析与优化基于有限元法的车架设计流程为：根据设计任务书并参照同类车型车架确定初步的结构方案；建立车架的实体模型；对实体模型进行网格划分，建立车架的有限元计算模型（用于结构选型的概念性设计阶段，大多采用空间量单元模拟车架的纵横梁）；确定载荷和约束条件；计算车架的刚度、强度、振动模态等关键性能指标；分析计算结果，将其与设计要求对比，看是否符合要求；将初始结构参数作为设计变量，将一些关键性能指标作为状态变量，以质量最轻或体积最小为目标进行优化设计。在

3、对车架进行初步选型之后，为了后续的优化设计，必须对车架进行参数化建模。选择合适的网格单元BEAM188号单元对车架模型进行网格划分，单元总数为312，节点总数为626，从而得到其有限元模型。确定边界条件：车架刚度有很多种，其中最重要的是车架的弯曲和扭转刚度。参照车架的刚度试验方法确定其边界条件。其计算示意图分别如下：图1车架弯曲刚度计算示意图图2车架扭转刚度计算示意图求解结果与分析：用BlockLanczos法提取自由振动时车架的前五阶固有频率，频率范围为0.05~50Hz。如表一:表一车架的前五阶固有频率并最终可求得改车架的

4、弯曲刚度和扭转刚度，并与同类车架进行比较，分析其薄弱环节，以及对于整车的影响，进而对相关参数进行从新选择，优化车架设计，并最终设计出符合设计要求的最终选型，2.汽车驱动桥桥壳强度与模态的有限元分析驱动桥作为汽车四大总成之一，因位于动力传动系的末端，工作时它的受载情形相当复杂：在承受自身的减速器、差速器和半轴等组件重量的同时，同从动桥一起支承车架及其上的各总成质量；行驶时，还将承受由车轮传来的牵引力、制动力力、侧向力、垂向力并经悬架传给车架。因此对驱动桥的关键零件桥壳设计提出了严格要求，即满足足够的强度和刚度且质量小的基础上，应

5、使其结构型式尽可能便于制造、拆装和调整。驱动桥桥壳工作受力情况复杂，而汽车的行驶条件如道路情况、气候条件及车辆的行驶状态等又是千变万化的，因此在设计过程中必须对桥壳的应力、变形、危险部位的应力、振动情况等进行计算和校核。有限元法已广泛应用到驱动桥桥壳没计中，通过对驱动桥桥壳的有限元计算，既可以分析驱动桥桥壳的强度及模态等情况，也可以比较各种设计方案，在满足强度和刚度要求的条件下，为结构的优化没计提出可行的措施和建议。驱动桥桥壳结构是一个极为复杂的组合结构，在实际结构的基础上有效地建立简化而正确的有限元模型，是保证有限元分析准确

6、的首要条件。通常，在整个有限元求解过程中最重要的环节是有限元前处理模型的建立。—般包括几何建模、定义材料属性和实常数(要根据单元的几何特性来设置，有些单元没有实常数)，定义单元类璎，网格划分，添加约束与载倚等。由于汽车驱动桥桥壳结构形状较为复杂，包含许多复杂曲面，而—般有限元软件所提供的几何建模工具功能相当有限，难以快速方便地对其建模。因此，针对较复杂的结构，采用三维CAD软件如UG中建立兀何模型，然后在有限元分析软件ANSYSWorkbench中通过输入接n读入实体模型。最后，在ANSYSWorkbench中完成其它分析过程

7、。首先在UG中建立起驱动桥桥壳的三维模型，在建宅桥壳的有限元模型时，先对驱动桥桥壳实体作必要简化，对按承载件，均保留其原结构形状，以反映其力学特性，对非承载件进行一定程度的简化，如图3(a)所示。然后将模型导入到ANSYS中，进行网格划分，划分网格时选用具有较高刚度及计算精度的四面体10节点92号单元，将该零件划分为7612个节点，3765个单元，如图3(b)所示。图3驱动桥桥壳的有限元模型在ANSYSWorkbench软件中对该驱动桥桥壳完成上述有限元前处后，分别对结构的强度和振动模态进行仿真求解，求解完成后即可对结果进行分

8、析和评价。首先可以计算出其结构强度如表2所示，是满足设计要求的，下面主要说明桥壳模态的计算。表2驱动桥壳强度计算结果模态分析，就是采用试验分析或理论分析的方法来识别系统的模态参数。在结构动力学中，振动系统的特性可以用模态来描述，表征模态的各阶参数是振动系统的各阶固有频率、固有