客车车身结构的随机响应分析.pdf

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1、汽车制造技术现代制造工程(ModemManufacturingEngineefing)2012年第5期客车车身结构的随机响应分析封进1．一，何勇灵‘(1北京航空航天大学交通科学与工程学院，北京100191；2桂林航天工业高等专科学校汽车与动力工程系，桂林541004)摘要：以客车车身结构为研究对象，介绍了随机响应的理沧基础，讨论了路面不平度的功率谱密度在进行数值计算时的采样特性，对模，l!!进行解耦并施加路面不平度载荷；最后，对随机响应结果进行分析，并用试验进行验证。实例计算表明．随机响应分析对改善车身结构强度具有指导意义。关键词：车身结构；随机响应；路面不平度中图分类号：7rP291，7

2、文献标志码：A文章编号：167l—313312012105—0050—加5RandomresponseanalysisofbusstructureFengJinl”，HeYonglin91(1SchoolofTransportationScienceandEngineeringofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China；2DepartmentofAutomobileandPowerEngineering，GuilinCoHegeofAerospaceTechnology，Guilin541004，G

3、uangxi，China)Al撼tntct：DescribedthetheoryofrandomresponsebaseOnbusstrucUJ】re．ThesamplingcharacteristicsoftheroadirreguhrityofPowerSpectralDensity(PSD)duringnumericaleomputationisdiscussed．Themodelisdecoupledandthemadirre枷tyloadisapplied．Finally．theresultofrandomresponseisanalyzedandverifiedbytest．T

4、heexampleindicatedthattherandomresponsea-nalysishasinstructivemeaninginimprovingthestrengthofbus．Keywords：bodystructure；randomresponseanalysis；wadirregularity0引言客车车身结构设计中，路面不平度激励对车身结构影响不能忽略。路面不平度是一个随机过程，在时间和空间的特征方面具有大量的不确定性，因此对客车车身结构的分析、设计过程，必须在协调及合理的情况下考虑这种不确定性，找出系统结构对这种不确定性的响应特征，从而使设计人员能够验证车身结构i

5、殳计能否避免由共振、疲劳及其他受迫振动所引起的有害后果。本文利用随机响应的相关理论，采用I-DEAS大型有限元分析软件，以某公司客车为例建立有限元模型，对模型进行解耦，路面不平度激励作为载荷，对车身结构进行了动态响应计算、分析，并通过试验对响应计算结果进行验证。l随机响应的理论基础1．1随机响应分析随机响应分析是一种用于确定线性结构在承受随频率按一定统计特性变化的载荷时的稳态响应的50技术。分析的目的是计算结构在一定频率范围内的响应并得到一些响应值(通常是位移、加速度)与频率的关系曲线，从这些曲线上可找到“峰值”响应并进一步查看峰值频率对应的应力。这种技术只用于计算结构的稳态受迫振动，发生

6、在激励开始时的瞬态振动不在谐响应分析的考虑之列。作为一种线性系统的分析方法，该分析方法忽略任何的非线性特征。线性多自由度系统的随机响应的分析方法有基于脉冲响应函数矩阵或频率响应函数矩阵的方法、状态方程法、模态分析法。模态分析法的基本思想是将运动方程解耦后再进行响应计算，是求解多自由度系统随机响应的一种有效手段，但要求系统的阻尼必须满足正交性。客车车身结构可以看作是一个多自由度的线性结构，通常只考虑低阶模态对结构的影响，在建立好车身有限元模型的基础上。采用模态分析法可明显减少计算工作量。1．2动力学方程解耦对于多自由度的客车车身结构系统，其动力学方封迸，等：客车车身结构的随机响应分析2012

7、年第5期程为：^f釜+C主+戤=F(t)(1)式中：jI，为系统的质量矩阵；C为系统的阻尼矩阵；K为系统的刚度矩阵；善为位移；，(t)为系统所受到的时间历程上随机作用力；f为时间。根据简正模态的正交性条件，可将广义坐标下位移互变换为简正坐标下位移h：算(t)=中Ⅳ“(￡)(2)式中：菇(t)为广义坐标下时间历程的位移；币。为系统的简正模态矩阵；孙(‘)为简正坐标下时间历程的位移。动力学方程解耦为：互Ⅳ+CⅣ主Ⅳ+A茗Ⅳ=