客车NVH特性的车身地板优化设计

针对某客车在高速下车身地板中后部振动较大、导致车厢内部NVH性能变差的问题,利用有限元软件建立了该车身地板的有限元模型。并通过试验测试分析技术和有限元模态分析法找出了车厢内地板振动的原因,其原因是客车车身地板后部在(45~60Hz)内存在两个局部模态,此两个模态频率落在了传动轴的1.28阶激励和发动机的2阶工作激励频率范围内,引发了地板的共振。先对车身地板的有限元模型中的横梁进行了灵敏度分析,然后根据分析结果进行了地板横梁结构及布置的优化,最后对优化结果进行了试验验证。试验结果表明优化后车身地板的振动明显减弱,表明了优化方案的有效性,这对解决类似的汽车NVH问题具有指导和参考价值。     

基于板梁混合结构力学模型的车身顶盖NVH优化

为优化顶盖NVH性能,首先基于板梁混合结构动力学理论,建立顶盖结构动力学模型,得出固有频率计算公式。然后分别研究顶盖加强梁截面宽高比和板梁厚度比变化对动态特性的影响。接着采用结构拓扑优化和模态应变能分析技术,获取某实车顶盖弯曲振动模态敏感结构。最后综合顶盖动态力学理论和实车模态振型特征,提出合理的顶盖NVH性能优化方案,可为车身顶盖结构优化提供理论依据和方案借鉴。     

基于结构优化的小货车车身模态特性改进

建立了某小货车车身有限元模型,并进行了模态分析和拓扑优化。依据拓扑优化结果,提出了4种提高模态频率的方法。通过方案的对比,选取添加加强板和连接件的方式对车身结构进行改进,运用尺寸优化对修改件厚度进行了优化。结果表明,该方法能有效地改进小货车车身模态特性,1阶固有频率从14.34 Hz提高到20.03 Hz,弯曲刚度和扭转刚度也都有改善。     

基于模态灵敏度分析的客车车身改进

为提高某轻型客车NVH性能,针对其低阶模态固有频率过低的问题,运用模态灵敏度分析方法,获知了前三阶柔性模态固有频率与车身质量分别对板厚的灵敏度,通过对关键零部件形貌优化和厚度调整,对白车身结构进行了改进。仿真分析表明,客车白车身的前三阶柔性模态固有频率有了明显的提高,而白车身增加的质量甚少。     

某城镇客车车身骨架模态分析与结构优化

自由模态分析法是获取客车车身骨架结构模态参数重要途径之一,模态参数反映了车身结构固有振动特性,与客车整体结构的使用寿命、乘坐安全性与舒适性等密切相关。在LMS Virtual.Lab中进行该城镇客车车身骨架结构的模态分析,通过约束骨架地板四周,对模态结果进行分析,在低频范围下,工程实际最为关心的三阶中,骨架顶部一阶垂弯变形量较大,达到了9.5 mm。通过对顶部进行结构优化,在骨架顶部应变较集中处增加加强筋与加强块板,对顶部改进后再次进行模态分析,一阶垂弯降低为4.76 mm,验证了该修改方案能够有效改善车身骨架振动特性这一优化目标。     

专用摩擦焊机床身多目标拓扑优化研究

以电解铝预焙阳极导电装置专用摩擦焊机床身为对象,研究连续结构的多目标拓扑优化问题。应用平均特征值倒数法和理想点法相结合的方法建立静动态多目标优化数学模型。在连续体结构变密度拓扑优化方法的基础上,建立了控制臂拓扑优化的有限元模型,确定子目标权重系数,进行了多目标拓扑优化。优化结果得到了材料的理想分布,提高了结构固有频率,减低了结构质量,实现多个目标的共同优化,为专用摩擦焊机床身的进一步改进与优化提供了依据。     

某牵引车车架多目标拓扑优化设计

为了得到同时满足静态多工况刚度和动态振动固有频率要求的某牵引车车架结构,将拓扑优化的方法引入到车架的结构设计中。采用折衷规划法定义多刚度拓扑优化的目标函数的数学模型,而振动固有频率拓扑优化的目标函数的数学模型则采用平均频率法定义,综合刚度与振动固有频率的多目标函数的数学模型也采用折衷规划法定义。通过优化得到同时满足刚度和振动频率要求的车架拓扑结构。通过在Hyper Works软件中对车架进行静态和模态仿真,仿真结果表明,车架性能满足工作要求,这也验证了对牵引车车架进行多目标拓扑优化设计是合理可行的。     

加工中心立柱多目标拓扑优化

利用ANSYS建立某型加工中心立柱的有限元模型,以立柱的极限工况为条件,进行有限元静力分析和模态分析,从而对立柱的动静态特性进行分析;利用功效函数法对各优化目标进行折衷处理,建立静刚度和前两阶固有频率最大化的多目标拓扑优化数学模型,并利用ANSYS对立柱进行多目标拓扑优化分析,依据分析得到的立柱密度云图和立柱设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证表明:改进后的立柱质量有所减小,动静态特性也得到显著改善。     

某电动轿车车身结构优化与NVH性能提升

以某电动轿车车身与底盘间主要接附点为激励源,以驾驶员的右耳为响应点,利用装备车身有限元模型和装备车身乘员舱声学空腔有限元模型建立整车声固耦合有限元模型。对整车声固耦合有限元模型进行噪声传递函数分析,结合装备车身模态分析,分析出对噪声传递贡献量比较大的车身部件,并对这些车身部件进行优化,优化后车内声压值有了明显降低,从而达到了提高车身噪声、振动与声振粗糙度(Noise Vibration Harshness,NVH)性能的目的。     

某轿车自车身模态分析

以有限元模态分析和试验模态分析的相关理论为基础,对某轿车白车身的模态进行了研究。首先,在HyperMesh建立了白车身有限元模型,并用梁单元模拟焊点。在Nastran软件中用Lanczos方法对白车身进行了模态分析,得到白车身的固有频率及各阶振型。其次,采用随机信号对白车身进行两点激励,用多点拾振方法采集响应信号,将信号处理后,得到白车身的固有频率及对应的振型。通过对比有限元模态分析结果和试验结果,验证了所建有限元模型的有效性。     

NVH analysis and improvement of a vehicle body structure using DOE method

The improvement of a vehicle body structure under the constraint of noise, vibration and harshness (NVH) behavior is investigated by using design of experiments (DOE) method. First, car body geometry is modeled in CATIA and meshed in HYPERMESH software. Then, a modal analysis between 0–50 Hz is done by MSC NASTRAN. A frequency map of the body is extracted and compared with a reference map to identify shortcomings. By using factorial and response surface Methods (RSM), optimization of the NVH performance is accomplished. An algorithm is proposed to improve the car NVH behavior. At last, in order to verify the present algorithm, forced vibration is analyzed under real road inputs for the model before and after improvement.     

电源车车厢骨架模态分析

为了研究电源车车厢骨架的动力学特性,首先,在如实反映车厢骨架力学特性的前提下,对车厢骨架进行了简化处理,利用CATIA软件建立车厢骨架的三维模型;然后,将模型导入ANSYS Workbench的Modal模块,得到前6阶振型图;最后,通过对前6阶模态分析表明,车厢骨架固有频率可有效避开外界主要激励源的频率范围,车厢骨架以弯曲振动为主,振幅较大部位主要集中在顶骨架,在顶骨架与两侧骨架相交处发生扭转变形.通过对车厢骨架的模态分析,为车厢骨架的进一步优化提供了理论基础。     

基于多目标拓扑优化的全柔顺并联机构构型固有振动频率研究

为有效抑制随机振动对超精密定位与加工装备性能的影响,提高本体机构的固有响应频率,提出了基于多目标拓扑优化的全柔顺并联机构构型设计方法。基于折衷规划法和平均频率法定义了多目标优化函数,并以体积分数为约束条件,建立了全柔顺并联机构SIMP拓扑优化模型。基于Optistruct软件及优化准则算法,并结合微分矢量同构映射雅可比矩阵,实现了全柔顺并联机构构型多目标拓扑优化设计。研究结果表明：所设计出的3-PRR型全柔顺并联机构与并联原型机构具有微分运动一致性,且优化过程中的频率交叉振荡明显减弱并趋于收敛。     

基于拓扑与形状优化的柴油机机体低振动设计

为实现机体的低振动优化设计,在试验验证有限元模型正确性的基础上,采用拓扑优化和形状优化方法,保证不同层次优化模型的承接性,以机体模态频率和整机振动烈度值作为优化设计目标,采用数值模拟方法对机体进行振动响应分析,为机体的优化设计识别出机体振动状况分布。以四缸柴油机机体的虚拟样机为设计对象,通过拓扑优化与形状优化得到设计变量最优解,并综合考虑相关因素确定全部布局和细节设计的最终优化方案。优化结构分析结果表明,优化后各阶模态频率均得到了提高,同时整机振动烈度值降低了34.8%,优化后的机体在满足结构刚度和强度条件下实现了机体振动烈度处于安全区域。研究表明所提出的拓扑优化和形状优化在设计效率和精度都有所提高,在机体的低振动设计中可行且有效。     

柴油机缸盖结构有限元模态分析和模态测试

利用有限元分析软件ANSYS对造型十分复杂的某发动机缸盖结构建立了有限元模型,而后进行了自由模态分析计算,得到了该缸盖结构的低阶振动模态频率与模态振型.为验证模态分析模型的正确性,对该缸盖结构进行了模态试验测试,用锤击法对缸盖结构进行振动激励,利用测试软件获取缸盖结构的低阶振动模态频率与振型.通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果合理性,为该类型发动机缸盖结构设计与优化提供了参考依据.     

基于有限元法的副车架模态分析的实例研究

运用CATIA软件建立副车架三维实体模型,通过ABAQUS分析软件建立其有限元模型。对有限元模型进行自由模态及约束模态的模拟分析,得到副车架的固有频率和相应振型。然后对副车架进行模态试验,通过比较试验结果与计算结果,验证有限元模型的正确性,为后续的结构优化提供参考。     

基于渐进法的约束阻尼结构拓扑多目标动力学优化

为实现阻尼结构减振优化,从阻尼材料的力学本构出发,基于虚功原理建立了约束阻尼板动力学平衡方程,从阻尼耗能角度推导出模态损耗因子解析计算式。构建了以模态损耗因子最大且模态频率变动最小为目标、以阻尼材料用量为约束的阻尼板多目标优化数学模型。在对模态损耗因子及模态频率灵敏度进行推导的基础上,构建了归一化复合灵敏度算式,并引入拓扑渐进法求解优化模型。编制出阻尼板渐近法优化程序,并对阻尼板进行了优化仿真。结果显示,采用多目标拓扑渐进优化,既能大幅提高阻尼材料的减振效能,又能保证阻尼板频率特性的稳定,且可较大幅度地降低阻尼材料用量。对阻尼板进行了谐响应分析,验证了优化结果的有效性。该优化法在对结构动力学特性有严格要求的减振设计中存在应用前景。     

某轻型客车地板振动发麻的试验及控制

针对某轻型客车高速时中部和后部地板振动脚感发麻的问题,首先,对车架和车身地板进行模态摸底测试和实车道路试验测试;其次,采用阶次跟踪法和频谱分析法分析出传动轴1阶扭转振动是地板振动的主要激励源,并利用模态分析法发现地板的第8阶局部模态频率与传动轴的1阶频率相接近,地板的局部共振是其振动发麻的主因;然后,从激励传递路径和优化地板模态分布两方面着手进行改进,利用虚拟样机技术优化传动轴橡胶支承的刚度,以最大幅度地减少传动轴振动向车内的传递,并采用有限元技术优化了地板的模态分布,使之避开了发动机和传动轴的工作频率范围;最后,通过样车试验验证了改进措施的有效性,解决了地板振动发麻的问题。     

履带式沙滩清洁车车架模态分析

基于CREO建立车架的三维结构模型,利用ANSYSWorkbench的Modal模块对车架进行模态分析。分析结果表明,车架振动以弯曲振动为主,振动区域主要集中在车架前部。车架固有频率都大于发动机怠速激励频率和路面激励频率,但是第一阶模态频率接近发动机怠速激励频率,可能引发共振。为了改善车架的模态性能,对车架进行改进,结合模态分析结果,可知改进后的车架模态性能得到改善。     

电动改装轿车车身结构拓扑优化分析

把拓扑优化设计理论引入某电动改装车的承载式车身设计，利用先进的有限元分析软件，在电动改装轿车车身结构拓扑优化分析中实现了多工况、多状态变量条件下的拓扑优化设计，确定了下车身的最佳结构方案，进而在此基础上建立了新的有限元模型，并进行了模态、刚度和强度分析，设计出最终的下车身改造结构。