资源描述：
《边梁式车架的模态分析和焊接优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、研究与分析·机械研究与应用·3边梁式车架的模态分析和焊接优化112李志祥,王军杰,吴德宏(1.上海交通大学CIMS研究所,上海200240;2.南京长安汽车有限公司,江苏南京211200)摘要:通过建立某边梁式车架的有限元模型,分析计算在自由状态下该车架的振动模态,并以其一阶模态频率为约束条件,进行焊点的优化布置分析,为该类型边梁式车架动态特性分析、结构设计以及焊点布置提供方法和理论依据。关键词:有限元法;车架;模态分析;焊接优化中图分类号:U463文献标识码:A文章编号:1006-4414(2009)03-0025-03Modalanalysisandweldoptimizationo
2、ffringe-beamframe112LiZhi-xiang,WangJun-jie,WuDe-hong(1.CIMSinstitute,Shanghaijiaotonguniversity,Shanghai200240,China;2.NanjingChang′anautomobileCo.,Ltd.NanjingJiangsu211200,China)Abstract:Inthispaper,afiniteelementanalysismodelisbuiltforakindoffringe-beamframe.Accordingtoit,thenormalmodesofthefr
3、ameiscalculatedusingFEAmethod,andthelocationofweldpointsareoptimizedinconditionofkeepingthefirstmodalfrequencyoftheframe,theresultprovidesapproachandtheoryreferenceforstructuredesignandweldpointscollo2cationofthekindofframe.Keywords:finiteelementanalysis;frame;modalanalysis;weldoptimization1引言车的装
4、配情况和结构性能,焊点过多不仅造成材料浪车架是汽车的主要骨架之一,整车的绝大多数部费,也会降低生产效率,增加成本。件和总成(包括地板、侧围、悬架和发动机等)都是通考虑到有限元模态分析已经达到比较高的分析[1]过车架来固定其位置的,它将汽车的各总成有机连成精度,通过车架的有限元模态分析评估车架的静一体,使汽车在行驶过程中能够很好的承受自身和地动态特性,并以原车架的一阶扭转频率为约束条件进面冲击的各种载荷的作用,因此车架对整车的刚强行焊点数量和位置的优化布置,为车架的设计和焊点度、抗疲劳等性能有非常重要的影响。布置提供理论依据和参考。边梁式车架(Fringe-BeamFrame)通常由相互2
5、模态分析理论平行的纵梁和若干根横梁焊接而成,其中纵梁由多段根据达朗贝尔理论,对于一般的多自由度弹性结多层焊接而成,结构比较复杂。车架在工作时要承受构的动力学问题,其动力平衡方程为:来自多方面动载荷的作用。当外载荷频率远小于车···[M]{δ}+[C]{δ}+[K]{δ}={P}(1)架一阶模态频率时,对车架做静态分析就可以满足设其中:[M]为整体质量矩阵,由各个单元的质量计要求,但是在通常情况下,车架所受的外载荷频率矩阵组装而成;[K]为总体刚度矩阵,由单元刚度矩接近甚至达到了车架的一阶模态频率,这时就必须对[2]阵组装而成;[C]为阻尼矩阵;{P}为载荷矩阵。车架进行动态分析,以了解车
6、架的动态特性是否满足由式(1)得系统的无阻尼自由振动微分方程:工作要求。模态分析是动态特性分析的基础,也是分··析系统固有特性和振型的最主要方法之一。对系统[M]{δ}+[K]{δ}=0(2)固有频率的分析,可以在设计时避免其固有频率与来对于线性系统,[M]和[K]均为实对称矩阵,方自外部的其他激振频率发生共振,引起结构的严重变程的解可以表示为:ωt形,造成车架及整车的应力破坏。{u(x,y,z,t)}={Φ{x,y,z)}ei(3)车架由一些型钢和钣金件焊接装配而成,点焊是其中:{Φ{x,y,z)}为矢量幅值,它表示位移矢量车架及整车装配中主要的装配工艺,焊点设置的好坏u的空间分布;ω
7、i为简谐运动的角频率。直接影响到车架的整体性能。焊点过少会造成车架将式(3)带入式(2)得:2刚强度和动态特性达不到设计要求,同时严重影响整[K-wiM]{Φ}exp(iwit)={0}(4)3收稿日期:2009-03-23作者简介:李志祥(1986-),男,甘肃陇西人,在读硕士,研究方向:汽车车身结构有限元分析、结构优化。·25·研究与分析·机械研究与应用·设系统为线性时不变系统,则上式可简化为:1126个。车架的IGS数模和有限
