某种车型顶盖强迫振动响应分析.pdf

www.xuelutu.cm
某种车型顶盖强迫振动响应分析
刘强强廖毅
(上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州545007)
摘要:根据已有的顶盖UG模型,对顶盖相关的CAE分析做了探讨。模拟瞬态激励条件下,零件节
点单元应力随时间变化趋势,评估设计零件的动态响应性能。为后续车身设计工作起指导作用。
关键词:CAE;分析;动态响应;车身设计
Analyzing the responses to forced vibration of vehicles roof
Abstract: CAE analysis &discussion based on the existing roof UG model. the stress of the parts node unit changes
trend with time in the condition of simulate transient excitation in which to evaluate the dynamic state responds to
function. After guide line for body design work
Keyword: CAE analysis; The dynamic state responds; Body design
析薄板弯曲问题时有如下假设。1)忽略板厚方向的正
引言
应力,且薄板厚度没有变化。2)薄板的法线产生弯曲
随机振动是一种只能在统计意义下描述的振动。在后,仍保持为薄板弹性曲面法线。3)薄板中面上的各
任何给定的时刻,其振动的幅值都不是确切可知的,而点,没有平行于中面的位移。
是由其振动幅值的统计特性给定的。响应谱分析是计算
本文的弹性薄壳分析,用薄板单元组成的折板系统
简单结构在瞬态激励下的峰值响应的近似办法。此方法去代替原来的薄売。由于壳体的内力可分为薄膜内力和
应用于工业民用建筑工程中预测结构件在地震激励下弯曲内力,因而组成壳体结构的平板売单元,其受力也
的峰值响应。也用于航空工程中预测航空器设备在分离可以分为两类:像薄膜一-样承受平面的内力;像薄板
阶段的冲击載荷作用下的峰值响应。
样承受弯曲内力。这样平面薄壳单元的刚度就由2部分
结构动力学主要研究结构在动载荷(如时变力载组成:一部分为平面刚度:另一部分为弯曲刚度。在小
荷、强迫运动)作用下,结构自身位移、应力、速度、变形的情下,薄売的单元刚度就是由这两部分组成
加速度和频率等物理量的响应情况。有限元结构动力学其计算特点是:建立一个单元坐标系或局部坐标系
是在动力学数学模型(如不同的动力问题,其数学模型
由结构动力平衡方程组得出
有所不同)的基础上,采用模态分析法,直接时间积分
M8+CS+Kδ=F
法等数值计算方法来求解结构的动力响应
式中
结构结点位移、速度、加速
度向量
1、模型的建立及模态运算
F一结构的整体載荷向量,时间t的函数
对于薄板小绕度问题,他的变形完全由横向挠度ω
K一结构的整体刚度矩阵,k集合而成
所决定[3-4]。在受到垂直于板面的载荷作用后,薄板产
C一结构的整体阻尼矩阵,c集合而成
生弯曲。如果板的挠度与其厚度相比是比较小的,在分
M一一结构的整体质量矩阵,m集合而成
兔兔ww. Kululu.,com
买用技水
计算结构的自振频率(固有频率)及振型是动力分个固有频率与其对应的主振型。特征向量0的数值,
析中的基本内容。实践证明,阻尼对结构的自振频率和一般选取满足下式
振型影响很小,所以计算频率和振型时可略去。零激励(6a)M(6),=1
力为零,那么此时变为无阻尼自由振动方程式。
(2-7)
这样的特征向量,称为结构的正则化振型。结合式
Mδ+Kδ
2-2)(2-6),固有振型的正交性质为
在自由振动时,各质点在其平衡位置附近做简诸振
动。各结点的位移可表示为:
(C)M(6)
0(i≠
6=6 cos(Wt+9)
(2-8)
将式(2-7)代入(2-4)可得
式中各结点振幅向量(即振型):Wっ与
各振型相对应的频率;9一一相位角。
(G)M(6)
将式(23)代入式(2.2)并消去(S(W+)因
2-9)
子,有
定义
a。=(a)2(G,)2…(a)
(K-wA)。=0
(2-4)
由于结构自由度振动时,各结点振幅0不可能全
2=
为零,故必存在非零解,故
0
(2-10)
K-WM=0
则特征解性质可表示为6M。=
结构离散化后,有n个自由度,则K和M均为n
8.Mδ,=2
阶方程,
形如式(2-4)的特征问题与整体刚度矩阵K和整
0和2分别为固有振型矩阵和固有频率矩阵。
体质量矩阵M的性质有关。若质量矩阵M正定,则有
原特征值问题可表示为
a个特征值,且0≤ⅵ≤≤“,如果再有x正定,
K6。=M6Q2
则>0,κ奇异,则=0
通常情况下,结构离散后自由度n非常大,其自振
频率也有n个,在实际工作中,一般只需要求出n个最
由此解出结构的ュ个固有须W、吗…Wー股低频率。本论文求其10阶以内的频率
由小到大排列%≤2<“%。
1.1顶盖数字化模型
对于固有频率,由2-5)可确定一组各结点的振
(?)那别
(6)2
图1模型网格划分
(2-6)
对顶盖模型数据由标准数据IGES格式导入至
他们相互之间相互保持固定的比值,但是绝对可任 nastran软件,对模型进行网格划分和接触边界条件的
意变化,由此构成一个向量,称为特征向量,工程上称
定义,采用 nastran软件作为求解器进行直接时间积分
为结构的振型,在振动分析中和()为结构的第:法求解,被型截取带有顶盖的车身局部进行网格划分,
2031年第9-10期合鬥