基于有限元法的轻型客车动态特性分析.pdf

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1、砜究与分析·机械研究与应用·基于有限元法的轻型客车动态特性分析白桂彩(连云港工贸高等职业技术学校，江苏连云港222061)摘要：阐述了模态分析基础，完成了虚拟环境中车身的模态分析。通过对车身的模态分析，获得了车身结构固有的振动特性，并找出了车身结构在动态激励时的薄弱环节。对车身结构的改进具有指导意义。关键词：车身；有限元；动态分析中图分类号：U469．1文献标识码：A文章编号：1006—4J4l4(2010)06—0011—02Dynamicanalysisforbodyoflightbusbase

2、donfiniteelementmethodBaiGui—．cai(Lianyungangindustryandtradehighervocational—technicalschool，LianyungangJiangsu222061，China)Abstract：Inthispaper，thebasisofmodalanalysisWasexpounded．ThemodelanalysisofcarbodyaremadeinANSYS．Bytheresultsofmodalanalysis0ft

3、hecat"body，thebodySnaturaldynamicfeaturesaregotandlocatedsomeweaknessofthestructure．Ithaspositiveimpae~ontheimprovementofbusbodydesign．Keywords：carbody；finiteelementmethod(FEM)；dynamicanalysis1引言[]+[C]“+[K]Ⅱ=Q(1)车身结构的合理性与美观直接影响到整车的性式中：[]、[C]和[]分别为总质量矩阵

4、、总阻尼矩能，车身的迅速开发对整车占领市场十分有利。利用阵和总刚度矩阵，u表示结构的广义坐标列阵，Q为有限元分析法，对汽车有限元模型进行模态分析，求与广义坐标对应的非保守力。得结构的固有频率和振型，以此了解结构的动态特性线性多自由度系统存在与自由度数相等的多个是目前常用的一种方法。固有频率，每个固有频率对应于系统的一种特定的振2模态分析基础动形态，称作模态。模态分析用于提取结构固有频率模态分析用于确定机械系统的固有频率和相应及振型，它是做进一步动力学分析(如瞬态响应分振型，它是系统动力学分析的重要内

5、容，也是其他各析、谱分析等)的基础，也为结构的动态修改提供了项动力分析的前提和基础¨工J。2．1连续系统的模态分析理论重要的理论依据。求解系统的模态即是求解系统动实际的工程结构是具有连续分布质量的连续系力学方程的特征值问题。有限元动力学方程的特征统。连续系统具有无限多个自由度，其动力学方程为值问题与多自由度振动系统动力学方程的特征值问偏微分方程，只有在一些简单质量情形下才能得到精题是一样的。确解。对于较复杂的连续系统则要利用各种近似方2．2模态求解的近似方法法简化为离散系统求解。对于自由度较少的系统

6、来说，由特征方程直接求首先将结构离散化，把连续的求解域离散成有限解系统的固有频率和模态并无困难，但对于工程实际个单元和节点组成的单元组合体，从而转化为对这些中一些自由度很大的系统，计算的工作量很大；另外，单元和节点进行动力学分析，或者将一个连续的结构工程振动的许多实际问题，一般只需求出最低几阶的系统离散成有限个多自由度机构系统进行动力分析。固有频率和振型即可。因此，简易的近似计算方法对此时必须考虑和时间有关的动载荷(包括分布在物工程设计而言具有重要的实用价值。工程上常用模体内的惯性力、阻尼力)作用下

7、的应力、应变和位移，态求解的近似方法主要有邓克利法、瑞利法、里茨法、它们不仅随着坐标位置变化，而且还随时间变化。把矩阵迭代法、子空间迭代法，笔者采用了子空间迭代惯性力和阻尼力看作体力就可以将结构动力学问题转化为类似的静力学问题来求解，即化为弹性体的平法进行求解。衡问题来处理，因此整个弹性体的动力方程式只须将2．3模态分析四个步骤单元的动力方程进行叠加而成：(1)建立结构有限元模型指定项目名和分析收稿日期：2010—10—2o作者简介：白桂彩(1972一)，女，江苏邳州人，高级讲师，研究方向：机械电子

8、工程。研穷与分析·机械研究与应用·标题，然后用前处理器定义单元类型、单元实常数、材表1整车低阶固有频率料性质和几何模型。模态分析中的建模过程与静态分析的建模过程基本类似。需要指出的是，模态分析是一个线性分析，任何非线性单元即使被定义了，也将被视为线性的。在建模过程中，必须定义材料的杨氏模量和密度。(2)施加载荷并求解这一步骤要定义分析类型和分析选项，施加载荷，指定加载阶段选项，并进行固有频率的有限元求解。在得到初始解后，应对模态进行扩展以供查看。具体操作如下：进入AN