车辆乘坐室结构动态响应分析毕业论文
车辆乘坐室结构动态响应分析摘要：随着生产和科学技术的高速发展，机械产品与设备也日益向高速、高效、精密、轻量化和自动化方向发展，为了使这些产品和设备安全可靠的工作，其结构系统必须具有非常良好的静、动态特性。轮式机动车辆以下简称“车辆”,包括汽车、拖拉机、装载机、铲运机等的应用日益广泛, 对其行驶过程中动态响应的研究也愈加深人。本文中是以某型小轿车乘坐室模型为研究对象，将其简化为实体结构， 研究其动态特性。将乘坐室模型离散为有限数量的具有质量和弹性特性的单元，建立乘坐室的有限元模型。对结构的振动响应进行有效的分析。是结构的固有特性。如果结构的任何一个固有频率被激励，那么都会发生共振现象，从而形成共振、较高的动态响应和噪声。在结构模态分析的基础上，计算在与动力舱连接部位施加激励时的结构响应。分析乘坐室的结构响应特性，为进一步进行舱体结构的声振优化设计打下基础。关键词：车辆乘坐室模型；有限元模型；结构模态分析I Vehicle passenger compartment structural dynamic response analysisAbstract: With the rapid development of production and science and technology, machinery and equipment is also increasingly to high-speed, efficient, precise, lightweight and automation direction, in order to make these products and equipment safe and reliable work, the system must have a very good structure the static and dynamic characteristics.Wheeled motor vehicle hereinafter referred to as "vehicle", including cars, tractors, loaders, scrapers and other used widely, studied the dynamic response of the process of moving people has become even more deeply.This article is based on a certain type of car passenger compartment model for the study, which was reduced to a solid structure, to study the dynamic characteristics. The passenger compartment having a discrete mass model and the elastic properties of a limited number of units, the finite element model of the passenger compartment. The vibration response of the structure for effective analysis. It is inherent structure. If any of the natural frequency of the structure is excited, the resonance phenomenon occurs, thereby forming a resonance, a high dynamic response and noise. On the basis of modal analysis, structural response calculation when energized with the power compartment connecting portion. Structural analysis by room response characteristics, designed to further optimize the sound and vibration pod structure basis.Keywords: vehicle passenger compartment model; finite element model; Modal AnalysisII 目 录摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1 研究的意义和工程应用背景11.2 本文研究的主要内容12 结构振动理论基础22.1 结构振动的研究概况22.2 多自由度结构的振动特性分析22.3 激励力作用下一般结构的振动响应分析33 车辆乘坐室结构分析的基本工作原理53.1 有限元动态分析基本原理53.2 模态分析的基本原理53.3 谐响应分析的基本原理63.4 有限元建模的基本准则74 ANSYS计算方法84.1 ANSYS的功能模块84.2 ANSYS的计算方法85 车辆乘坐室结构模态分析95.1 定义工作文件名和标题95.2 实体建模95.3 定义材料性能参数115.4 创建几何模型、划分网格12III 5.5 模态分析165.6 模态结果分析195.7 小结236 车辆乘坐室结构谐响应分析256.1 发动机对车辆乘坐室的激励谐响应256.2 发动机对车辆乘坐室结构激励谐响应结果分析296.3 不平路面对车辆乘坐室的激励谐响应426.4 不平路面对车辆乘坐室的激励谐响应结果分析427 结论577.1 工作总结57参考文献58致谢59IV 1 绪论1.1 研究的意义和工程应用背景 随着生产和科学技术的高速发展，机械产品与设备也日益向高速、高效、精密、轻量化和自动化方向发展，为了使这些产品和设备安全可靠的工作，其结构系统必须具有非常良好的静、动态特性1。 轮式机动车辆以下简称“ 车辆” , 包括汽车、拖拉机、装载机、铲运机等的应用日益广泛, 对其行驶过程中动态响应的研究也愈加深人2。为确保车辆最良好的驾驶性能, 使之既舒适又安全, 同时为进一步提高车辆的设计水平, 不少专家学者对车辆的动态特性和由道路不平度引起的动态响应进行了许多研究, 并已取得成果。建立了系统的动态有限元模型, 应用随机振动理论、有限元技术和功率谱密度方法,对车辆在行驶过程中由于路面不平引起的动态响应进行了研究, 并将计算结果同用其它力学模型和不同计算方法所得到的结果进行了分析比较, 目的在于为轮式机动车辆动态响应的模拟计算提供一种实用方法2。 经专家学者的研究评述，指明了其特点和使用范围。普遍的六种方法是：振型叠加法5-6、状态空间法、复模态法、直接积分法、一阶常微分方程组初值问题的数值解法和时域有限元法3。1.2 本文研究的主要内容本文中是以某型小轿车乘坐室模型为研究对象，将其简化为实体结构， 研究其动态特性。研究的主要内容和方法主要包括以下几个方面：（1） 将乘坐室模型离散为有限数量的具有质量和弹性特性的单元，建立乘坐室的有限元模型。（2） 对结构的振动响应进行有效的分析。是结构的固有特性。如果结构的任何一个固有频率被激励，那么都会发生共振现象，从而形成共振、较高的动态响应和噪声。（3） 在结构模态分析的基础上，计算在与动力舱连接部位施加激励时的结构响应。（4） 分析乘坐室的结构响应特性，为进一步进行舱体结构的声振优化设计打下基础。1 2 结构振动理论基础2.1 结构振动的研究概况近十年来，随着有限元(FEM)9-12 、边界元(BEM)13-15 等数值方法的不断发展，加上数字计算机的计算能力的不断加强，为解决复杂振动问题提供了强有力的手段。从60年代中期以来，振动测试和信号分析技术有了重大突破和进展，这又为振动问题的实验、分析和研究开拓了广阔的前景16-18。2.2 多自由度结构的振动特性分析 对于自由度为n维的结构振动系统其运动方程可以写为 （2.1) 这里、分别是各质量的加速度、速度、位移以及作用于系统的外力列矩阵。 对式（2.1）是通过模态分析法进行求解的。 模态分析方法分为实模态分析和复模态分析。无阻尼多自由度线性振动系统的运动微分方程可表示为 (2.2)其中与都是nxn阶实对称矩阵，且设为正定。 当=0(i=1，2，3)时，方程可表示为 (2.3)式(2.3)的特征方程为 其中是系统做简谐振动的角频率。 (2.4)结构的主振型方程可由下式表示 =1，2，n (2.5) 无阻尼线性系统的主振动都是谐振动。每个主振动有其固有的频率，在每个主振动中，各个位移分量振幅的相对大小与相位由主振型确定。对应的有n个谐振动的振幅分布；当有某特定阻尼情况时，还对应地有振动的n个阻尼系数。 2.3 激励力作用下一般结构的振动响应分析 对于一般结构，统一的运动方程为 (2.6) 式中 D W是空间坐标的线性微分算子。采用模态分析法求解该运动方程。当结构做无阻尼自由振动时，运动方程为 (2.7)设式(2.7)满足给定边界条件的简谐振动解为 (2.8)谐振动的角频率，有无限个特征值；W(x)n阶谐振型的分布函数。由于特征值有无限个，所以特征函数也为无限个，于是自由振动稳态解为 (2.9)特征方程满足以下方程： (2.10)现在假设线性系统被激振动的解可以被分解为许多具有模式分布形式的解的线性组合，即假设解为
