车身结构与车内空腔流固耦合系统的模态分析

《车身结构与车内空腔流固耦合系统的模态分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、车身结构与车内空腔流固耦合系统的模态分析为研究汽车的振动噪声特性，利用ANSYS软件采用板壳、梁和流体单元建立某车身结构及车内空腔的有限元模型，其中，将车身结构作为弹性体，乘员室内的空气作为流体.通过对车身结构、车内空腔流体及车身与车内空腔流体的耦合结构进行模态分析，并对比计算结果，得到它们之间的相互关系，有利于整车振动和噪声特性的研究.关键词：汽车车身；振动；噪声；模态分析；流同耦合系统；有限元;ANSYSU467.4；032；035；TB115AModalanalysisonfluid-structurecouplingsyst

2、emofautomotivebodystructureandcavityCHENJianghong(CollegeofAutomotiveEng.，TongjiUniv.,Shanghai201804,China)Abstract：Tostudythevibrationandnoisecharacteristicsofautomobile,thefiniteelementmodelofanautomotivebodystructureandcavityisestablishedwithshell,beamandfluidelemen

3、tbyusingANSYS.Inthemodel,thebodystructureistakenaselasticbodyandtheairinpassengercompartmentistakenasfluid.Themodalanalysisisdoneforautomotivebody,fluidofcavityandtheircouplingstructure.Theresultsofthreecasesarecomparedandtheirrelationshipisobtained,whichbenefitstheaut

4、omobilevibrationandnoiseresearch.Keywords：automotivebody:vibration:noise:modalanalysis;fluid-structurecouplingsystem;finiteelement:ANSYS0引言现代汽车的振动噪声特性是衡量汽车质量的重要标志.汽车噪声不仅造成周围环境的污染，影响人们的生活和工作，而且车内噪声与振动、温度、湿度等诸多环境因素有关，是降低车辆舒适性的主要因素之一，因而世界各国都对车内噪声制定严格的控制标准，并将车内噪声的控制作为秉要的研究

5、方向.研究车内噪声特性，不仅要考虑整车结构，还需考虑车内流体的动力学特性，属于流固耦合问题.关于该问题的研究，国外早在20世纪70年代初就己开始.最早是从理论上探讨板状结构物振动时所辐射的声功率，以及离板状结构一定距离、一定角度某点的声压预测理论及预测公式.［1］20世纪70年代初期，CRAGGS［2］等研究如何利用有限元法分析不规则空间声场和声学模态的二维、三维模型和方法.到了80年代，在轿车的车内噪声特性预测和虚拟设计方面做了大量的研究工作［3-4］，系统研究汽车车内室的声学模态有限元建模问题.90年代以来，随着计算机技术的飞速

6、发展，各种在工作站上使用的软件系统被纷纷推出市场.在声学分析方面出现Nastran和ANSYS等软件.此外，比利时LMS公司开发的SYSN0ISE软件［5,6］也是目前市场上最好的噪声分析软件之一.该软件结合存限元和边界元，不仅能分析车内噪声，也能分析车外噪声.目前国内有关车内噪声问题的研究也越来越受到各方面的重视，吉林大学利用ANSYS软件分析载重汽车驾驶室在路面激励和发动机激励下产生的噪声，同济大学靳晓雄等对车身结构和车内空腔声振特性建模及预测分析方法进行丫系统研究，白胜永［7］等利用整车流固耦合模型对车内噪声进行预测分析和优化

7、设计，刘懿［8］等介绍发动机振动激发的车内噪声预测方法.对汽车进行噪声特性研究，首先必须对汽车车身和车内流体进行模态分析，它是一切动力学特性研究的基础，为此本文利用有限元法建立用于车内噪声研究的车身和车内流体的流固耦合系统模型，并对车身结构、车内空腔流体及车身和车内空腔流体的耦合结构进行模态分析，对计算结果进行分析对比，为整车振动噪声特性研宄提供理论依据.1流体一结构耦合的动力学方程声压是指媒质受到声扰动后压强的改变量.以声压P为变量的声波方程为求解该方程可以计算有吸声材料时的有限单元节点位移和声压.如果不考虑吸声材料，则流体阻尼矩

8、阵为零矩阵；如果不考虑结构阻尼，则结构阻尼矩阵为零矩阵.式(5)为吸声材料和结构阻尼皆不考虑时的情况.2流体一结构耦合有限元模型建立现利用ANSYS有限元分析软件建立某车型车身结构及车内空腔的三维实体模型.由于车身外形一般是空间曲面，