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基于有限元理论的自卸车车架模态分析
发布日期:2015-09-09 新闻来源: 正文字号
  1 前言
  车架是车辆的主要承载体,并且作为主要的承载结构,是整个汽车最主要的部分,因此要求其必须具有足够的强度。同时汽车作为一个多自由度振动系统,在其工作运输过程中承受着多种激励作用,外界激励频率接近车辆的固有频率时就会产生共振,因此对车架进行模态分析是非常必要的[1-2]。
  2 模型的建立
  根据振动理论,多自由度系统以某个固有频率振动时所呈现出的振动形态称为模态,此时系统各点位移存在一定的比例关系,称固有振型[3]。模态分析的关键在于求得实体的模态和固有频率。根据厂家提供的图纸,对车架进行建模并简化,省略了轮胎及减震钢板弹簧。对模型中细小的结构(如车架的倒角、车架上的指示灯等)进行省略。根据实际情况,车架材料为Q345B型钢,弹性模量为2.1×105MPa,泊松比为0.3,材料密度为7.85g/cm3。对建好的模型(如图1所示)导入到ABAQUS有限元软件中计算[4]。
  3 计算结果及分析
  汽车是一个多自由度振动系统,对车身振动外部激励一般有两大类:一种是起伏的路面对行驶的车身造成的振动,多属于20Hz以下的垂直振动;一种是由于车体发动机工作时产生的振动,该车采用的潍柴WP10.375发动机怠速转速为700~1000r/min,通过计算得出其频率为11.67~16.67Hz[5]。
车架低阶振动频率容易与外部激励产生共振,对车身影响较大,所以选取前6阶频率进行分析。采用Lanczos计算方法,此方法对复杂模型计算较为迅速且准确。通过对副车架模型进行分析计算,各阶固有频率如表1所示。