文档介绍：摘 要
随着汽车工业的发展,用户对轿车舒适性要求不断提高。车身动态特性研究成为新车型开发中有限元法应用的重要领域之一,是新产品开发中结构分析与设计的重要内容。本文研究了有限元建模技术对车身动态分析的影响,建立起适合动态分析的车身有限元模型,在此基础上,进行了结构和声场的谐响应分析。研究的内容如下:
(1)采用有限元法对影响车身动态特性较大的典型连接方式-点焊进行研究。建立五种有限元模型模拟焊点,通过分析模态与试验模态的对比,发现采用刚性梁单元模拟焊点,既能保证模拟精度,又能缩短建模时间。针对车身焊点手动建模工作大的特点,在 ANSYS 中采用 APDL(ANSYS 参数化设计语言)实现了焊点建模过程的自动化和智能化。
(2)在对板件和车门建模技术研究的基础上,重点研究了建模技术对车身动态分析的影响,包括单元类型的选取,单元尺寸的控制,结构的简化原则,重点是车身结构的简化原则。采用以上的建模技术,建立了白车身的有限元模型,通过白车身的分析模态与试验模态对比,发现振型和频率吻合较好,表明焊点建模、结构简化等建模技术可以满足车身动态分析的精度要求。
(3)在准确建立白车身有限元模型的基础上,在发动机与车身的 8 个连接处, 施加单位激励,进行谐响应分析,计算出车身约束条件下各频率的振动位移,统计振动峰值处的频率以及 8 个测点各个方向出现的最大振幅,为车身的减振设计打下了基础。
(4)建立车身结构和声腔的声固耦合有限元模型,在发动机载荷和悬架载荷共同激励力下,对耦合模型进行声场的频率响应分析。结果表明:低于 120Hz,四个测点的声压较小,高于 120Hz,声压明显增大,出现了较高的峰值;通过车身在发动机,悬架单独激励下与发动机和悬架共同激励作比较,发现发动机激励对车内声压频率响应的贡献比较大,高于 120Hz,悬架激励产生的声压频率响应曲线变化不大,而发动机产生的车内声压明显升高。
通过本文的研究,得到了准确建立车身有限元模型的一系列方法和准则,包括车身焊点的模拟和和快速建模方法,车身结构的简化原则等等,在典型轿车车身分析的应用和试验验证表明。这些方法与准则可以帮助提高有限元建模分析的有效性,这为进一步开展车身结构动态特性的正向改进设计与优化奠定了技术基础。
关键词:焊点,白车身,模态分析,谐响应分析,车内噪声
ABSTRACT
With the development of the automobile industry, the demand for automobile'fortableness by the consumers is increasing. The automobile body dynamic response characteristic research e the important field of FEM (finite element method), and the important content of analysis and design of new car. The influence of the technology about building finite element model for the automobile dynamic analysis are studied in this article, and build the car body adapt to dynamic analysis. On the basis of car body, conduct harmonic response analysis on the car body and sound field. The main research content is as follows:
(1) The finite element method is applied to the typical connecting way –welded
spots which have important influence on the automobile body dynamic character. Build five kinds of finite element model, through the contrast of analytic modal and experimental modal, considering the accurate rate of the analysis and the time expended on building model, it is suggested that mpc184 element is adopte