1、（研究生課程(kchng)論文）汽車(qch)動力學論文(lnwn)題目：基于ANSYS的貨車車架模態分析課程老師：馬力學院班級：汽研1402班學生姓名：王璇學 號：1049721402257 2014年12月基于(jy)ANSYS的貨車車架模態分析王璇 武漢理工大學摘要(zhiyo)：應用(yngyng)ANSYS軟件直接建立了某貨車車架的簡化模型。將貨車車架簡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。進行模態分析，得到其前五階固有頻率及振型特征。并且針對汽車怠速狀況下可能出現的共振進行了方案優化。關鍵詞：有限元；車架；模態分析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;（2）建立車架模型；（3）建立車架有限元模型。確定建模參數參考市場上各種常見的貨車車架形式及尺寸，初步選取簡化的車架模型參數。其基本結構參數為：長6m，寬1m，前后等寬，七根橫梁式結構。參考實際車型，其橫梁與縱梁橫截面形狀選取為槽型。車架其他附件及結構予以忽略不計。建立車架模型 由于該車架模型是簡化得來，結構形狀規則簡單，可用直接在坐標系中建立關鍵點的方法建模。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分析的基礎，它是通過對模型

5、進行網格化分得到(d do)的。網格化分前首先需要定義單元屬性，然后定義網格生成控制，最后劃分網格。單元屬性包括單元類型(lixng)，實常數和材料特性。單元特性選取BEAM188，粱單元無需定義實常數，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，網格單元劃分尺寸選取為0.01。最后劃分網格得到車架有限元模型。共劃分網格單元？個，節點？個。車架有限元模型如圖2所示。利用該有限元模型，對車架進行模態分析。模態分析與計算模態分析與計算用于確定結構的模態參數，其主要是固有頻率和振型。進行模態計算與分析由三個步驟：（1）確立邊界條件；（2）模態提取；（3

6、）分析結果。確立邊界條件模態分析中唯一有效的約束是零位移約束。研究的車架所對應的汽車為前后懸鋼板彈簧的結構，為模擬車架的支撐情況，將車架的前后軸處四個點施加位移約束。約束方案如表1所示。表1車架的位移約束約束點坐標約束方向XYZUXUYUZ1005005011002.2 模態提取ANSYS提供了其中模態提取方法，使用Block Lanczos法。該方法計算精度高，在工程中經常用來提取具有對稱特征的大模型的多階模態。由于低階頻率對車架振動特性影響較大，僅提取了車架前5階模態。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)結果車架激勵一般來源于路面(lmin)和發動機。路面的激勵頻率大多在20HZ以下，而發動機怠速時頻率為25HZ左右。由模態分析可得車架的前四階頻率均在路面激勵頻率之下，故不可避免的產生路面共振。而汽車的五階固有頻率與發動機怠速頻率相近，故需采取措施將固有頻率適當降低，以避免與發動機的共振。而車架的固有頻率和陣型受結構體內零部件的布置，質量及其截面形狀等因素的影響。因此可以通過改變結構的幾何形狀以改變結構的固有頻率，最終達到避免共振的目的。2.4方案改進根據分析結果，具體的改進方法有：（1）從結構形狀考慮，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構形式。改變橫梁的位置或者數量。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工字梁截面此時模態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，避開發動機的怠速頻率，避免怠速時產生共振共振。3總結通過直接在ANSYS中建立車架模型進行有限元模態分析，得到了車架的前五階固有頻率及對應的振型。并且可以通過改變模型的參數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。但由于時間倉促，本文有很多缺陷與不足。首先，由于未得到詳細的車架模型參數，故車架模型較為簡單。其次，未考慮懸架中彈簧的作用及約束，將約束簡化為汽車前后軸的位移約束，誤差較大。參考文獻1王國(wnggu)軍.汽車結構有限元分析,機械工業出版社2ANSYS幫助文件內容總結（1）（研究生課程論文）汽車動力學論文題目：基于A