基于ANSYS的貨車車架模態(tài)分析(共6頁)

1、（研究生課程(kchng)論文）汽車(qch)動(dòng)力學(xué)論文(lnwn)題目：基于ANSYS的貨車車架模態(tài)分析課程老師：馬力學(xué)院班級(jí)：汽研1402班學(xué)生姓名：王璇學(xué) 號(hào)：1049721402257 2014年12月基于(jy)ANSYS的貨車車架模態(tài)分析王璇 武漢理工大學(xué)摘要(zhiyo)：應(yīng)用(yngyng)ANSYS軟件直接建立了某貨車車架的簡(jiǎn)化模型。將貨車車架簡(jiǎn)化為等截面的幾條橫梁與縱梁。車架的橫梁與縱梁選取粱單元BEAM188，截面選取為槽型。進(jìn)行模態(tài)分析，得到其前五階固有頻率及振型特征。并且針對(duì)汽車怠速狀況下可能出現(xiàn)的共振進(jìn)行了方案優(yōu)化。關(guān)鍵詞：有限元；車架；模態(tài)分析Modal Anal

2、ysis of truck Frame Based on ANSYSWangXuan Wuhan University of TechnologyAbstract：The simplified model of truck frame is created directly in ANSYS. The frame is simplified as cross beams and longitudinal beams which are of same shape of cross section. The BEAM 188 is picked as cross beams and longit

3、udinal beams, The shape of cross section is model C. The first five Natural frequency and Vibration type is presented after analysis. In case of the condition of idling, Optimization measures has been done to avoid the resonance of the engine.Key words: FEA; Chassis frame； Model analysis1建立車架的有限元模型使

4、用ansys建立車架模型有限元模型的主要步驟為：（1）確定建模參數(shù);（2）建立車架模型；（3）建立車架有限元模型。確定建模參數(shù)參考市場(chǎng)上各種常見的貨車車架形式及尺寸，初步選取簡(jiǎn)化的車架模型參數(shù)。其基本結(jié)構(gòu)參數(shù)為：長(zhǎng)6m，寬1m，前后等寬，七根橫梁式結(jié)構(gòu)。參考實(shí)際車型，其橫梁與縱梁橫截面形狀選取為槽型。車架其他附件及結(jié)構(gòu)予以忽略不計(jì)。建立車架模型 由于該車架模型是簡(jiǎn)化得來，結(jié)構(gòu)形狀規(guī)則簡(jiǎn)單，可用直接在坐標(biāo)系中建立關(guān)鍵點(diǎn)的方法建模。將車架的形狀用直線建模。在section中建立截面形狀為槽型，尺寸形狀如圖1所示。圖1槽型梁截面形狀建立(jinl)有限元模型有限元模型是模態(tài)分析的基礎(chǔ)，它是通過對(duì)模型

5、進(jìn)行網(wǎng)格化分得到(d do)的。網(wǎng)格化分前首先需要定義單元屬性，然后定義網(wǎng)格生成控制，最后劃分網(wǎng)格。單元屬性包括單元類型(lixng)，實(shí)常數(shù)和材料特性。單元特性選取BEAM188，粱單元無需定義實(shí)常數(shù)，車架材料的楊氏模量選取2.1e11Pa，泊松比選取為0.3，材料密度選取為7800kg/m，網(wǎng)格單元?jiǎng)澐殖叽邕x取為0.01。最后劃分網(wǎng)格得到車架有限元模型。共劃分網(wǎng)格單元？個(gè)，節(jié)點(diǎn)？個(gè)。車架有限元模型如圖2所示。利用該有限元模型，對(duì)車架進(jìn)行模態(tài)分析。模態(tài)分析與計(jì)算模態(tài)分析與計(jì)算用于確定結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，其主要是固有頻率和振型。進(jìn)行模態(tài)計(jì)算與分析由三個(gè)步驟：（1）確立邊界條件；（2）模態(tài)提??；（3

6、）分析結(jié)果。確立邊界條件模態(tài)分析中唯一有效的約束是零位移約束。研究的車架所對(duì)應(yīng)的汽車為前后懸鋼板彈簧的結(jié)構(gòu)，為模擬車架的支撐情況，將車架的前后軸處四個(gè)點(diǎn)施加位移約束。約束方案如表1所示。表1車架的位移約束約束點(diǎn)坐標(biāo)約束方向XYZUXUYUZ1005005011002.2 模態(tài)提取ANSYS提供了其中模態(tài)提取方法，使用Block Lanczos法。該方法計(jì)算精度高，在工程中經(jīng)常用來提取具有對(duì)稱特征的大模型的多階模態(tài)。由于低階頻率對(duì)車架振動(dòng)特性影響較大，僅提取了車架前5階模態(tài)。車架固有頻率如圖2所示。圖1車架前五階固有頻率車架的各階振型如圖3-7所示。圖3車架一階振型圖4車架二階振型圖5車架三階振

7、型圖6車架四階振型圖7車架(ch ji)五階振型2.3分析(fnx)結(jié)果車架激勵(lì)一般來源于路面(lmin)和發(fā)動(dòng)機(jī)。路面的激勵(lì)頻率大多在20HZ以下，而發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)頻率為25HZ左右。由模態(tài)分析可得車架的前四階頻率均在路面激勵(lì)頻率之下，故不可避免的產(chǎn)生路面共振。而汽車的五階固有頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)怠速頻率相近，故需采取措施將固有頻率適當(dāng)降低，以避免與發(fā)動(dòng)機(jī)的共振。而車架的固有頻率和陣型受結(jié)構(gòu)體內(nèi)零部件的布置，質(zhì)量及其截面形狀等因素的影響。因此可以通過改變結(jié)構(gòu)的幾何形狀以改變結(jié)構(gòu)的固有頻率，最終達(dá)到避免共振的目的。2.4方案改進(jìn)根據(jù)分析結(jié)果，具體的改進(jìn)方法有：（1）從結(jié)構(gòu)形狀考慮，可以改變橫梁與縱梁的截

8、面形狀。將槽型鋼改成其他截面形狀，例如工字鋼，可以降低其固有頻率。（2）從截面面積大小考慮，改變其截面面積，但是對(duì)固有頻率變化影響不大。（3）從位置角度考慮，可以改變橫梁與縱梁的結(jié)構(gòu)形式。改變橫梁的位置或者數(shù)量。本文將車架中間的五根橫梁橫截面改為工字梁。工字梁的截面形狀如圖8所示。圖8工字梁截面此時(shí)模態(tài)分析后得到固有頻率如圖9所示。圖9車架前五階固有頻率由此可降低車架固有頻率，避開發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速頻率，避免怠速時(shí)產(chǎn)生共振共振。3總結(jié)通過直接在ANSYS中建立車架模型進(jìn)行有限元模態(tài)分析，得到了車架的前五階固有頻率及對(duì)應(yīng)的振型。并且可以通過改變模型的參數(shù)改變車架的固有頻率，使之避開一些工況下的共振頻率，意義重大。但由于時(shí)間倉促，本文有很多缺陷與不足。首先，由于未得到詳細(xì)的車架模型參數(shù)，故車架模型較為簡(jiǎn)單。其次，未考慮懸架中彈簧的作用及約束，將約束簡(jiǎn)化為汽車前后軸的位移約束，誤差較大。參考文獻(xiàn)1王國(wnggu)軍.汽車結(jié)構(gòu)有限元分析,機(jī)械工業(yè)出版社2ANSYS幫助文件內(nèi)容總結(jié)（1）（研究生課程論文）汽車動(dòng)力學(xué)論文題目：基于A