研究皮卡車車身前機(jī)艙及地板模態(tài)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

盧爍

摘要：本文首先介紹了整車有限元模型的建立，文章緊接著闡述了整車模態(tài)仿真分析，最后討論了結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析。通過對于皮卡車進(jìn)行整體建模，在一系列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析條件下，對車身前機(jī)艙以及地板模型進(jìn)行合理分析，并結(jié)合自身當(dāng)前正常運(yùn)行過程當(dāng)中存在的一系列問題，提出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的措施。

關(guān)鍵詞：皮卡車車身;前機(jī)艙;地板模型;模型分析;結(jié)構(gòu)優(yōu)化

引言

整車結(jié)構(gòu)模態(tài)分析是當(dāng)前汽車研發(fā)當(dāng)中涉及到的主要領(lǐng)域。根據(jù)相關(guān)工作人員的實(shí)際工作內(nèi)容可以指導(dǎo)，對于皮卡車車前的設(shè)計初期可以對其振型，固有頻率以及結(jié)構(gòu)高度有著足夠的認(rèn)識，進(jìn)而合理的避免皮卡車設(shè)計過程當(dāng)中存在的一系列質(zhì)量缺陷，有效的保證產(chǎn)品擁有足夠的質(zhì)量水平，滿足后續(xù)的相關(guān)設(shè)計要求，進(jìn)而有效地縮短產(chǎn)品設(shè)計工作的時間長短，有效的節(jié)省試驗(yàn)過程當(dāng)中所需要消耗的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，更好的保證相關(guān)工作人員的開發(fā)產(chǎn)品效率以及開發(fā)產(chǎn)品的可靠性。

1整車有限元模型的建立

相關(guān)工作人員通過三維軟件建立整車的數(shù)模，然后將三維模型按照某種對應(yīng)的格式進(jìn)行合理保存，進(jìn)而有效地為后續(xù)的接口讀入打好軟件基礎(chǔ)。對建立的整車有限元模型相關(guān)工作人員還需要對其進(jìn)行整車頻率響應(yīng)分析，主要內(nèi)容包括側(cè)向，扭轉(zhuǎn)，彎曲等[1]?？刂坪谜囉邢拊Ｐ彤?dāng)中的激勵點(diǎn)以及響應(yīng)點(diǎn)分別貫徹落實(shí)好對應(yīng)的ID號。

2整車模態(tài)仿真分析

在確定好了皮卡車整車模型之后，相關(guān)工作人員需要將有限元模型放入對應(yīng)的軟件進(jìn)行模態(tài)計算分析。根據(jù)動態(tài)曲線圖可以得到一系列的數(shù)據(jù)，動態(tài)曲線圖主要包括扭轉(zhuǎn)工況頻率響應(yīng)曲線，彎曲工況頻率曲線以及側(cè)向工況頻率響應(yīng)曲線等[2]。結(jié)合圖中曲線所代表的一系列狀況，可以得知座椅模態(tài)對于地板模態(tài)有較大的影響程度，而整車前端模態(tài)的主要影響因素則主要包括車架模態(tài)?？偨Y(jié)一系列數(shù)據(jù)特征，相關(guān)工作人員需要采取一系列的優(yōu)化方案，并且有效的確定優(yōu)化結(jié)果。盡可能地合理地在車架縱梁與橫梁之間添加桿連接，盡可能地提高車身發(fā)動機(jī)激振頻率的實(shí)際運(yùn)行情況。主要是提高車價自身的高度以及模態(tài)，有效的避免模態(tài)耦合現(xiàn)象，進(jìn)而合理的控制出現(xiàn)共振的可能性[3]。

常見的皮卡車存在的問題，包括在彎曲工況前提下，地板模態(tài)耦合與座椅狀態(tài)以及地板模態(tài)在怠速頻率內(nèi)存在的一系列相關(guān)問題。根據(jù)一系列的實(shí)際情況，相關(guān)工作人員可以知道，地板模態(tài)影響最大的元素是座椅模態(tài)。相關(guān)工作人員想要更好的優(yōu)化地板模態(tài)的實(shí)際運(yùn)行情況，需要采取有效措施對座椅進(jìn)行相關(guān)考慮[4]。為了更好地避免發(fā)生高峰值進(jìn)而出現(xiàn)共振現(xiàn)象，相關(guān)工作人員通常采取最為簡單直接的方式，就是有效的降低系統(tǒng)的質(zhì)量，以達(dá)到提高模態(tài)頻率或者增加系統(tǒng)剛性。這種做法可以有效的改善皮卡車車身系統(tǒng)的動力學(xué)特征，有效的優(yōu)化當(dāng)前存在的一系列相關(guān)問題。為了更好的減輕目標(biāo)，車輕量化的一系列相關(guān)實(shí)際需求，工作人員可以提供不同的優(yōu)化選擇。首先是將座椅連接處，盡可能地從原來的剛性連接轉(zhuǎn)換成為彈性連接，并且將座椅旋轉(zhuǎn)高度降低一倍。第2種方法是直接將座椅連接處，從原來的剛性連接有效轉(zhuǎn)化為彈性連接。兩種方法在不同的實(shí)際情況當(dāng)中有著不同的效果，然而對于想要達(dá)到的目的都有著有效的作用[5]。座椅旋轉(zhuǎn)連接處連接方式的有效改變，可以更好地降低響應(yīng)峰值。而旋轉(zhuǎn)剛度降低，在一定程度上有效消除了怠速頻率段內(nèi)座椅模態(tài)與地板模態(tài)偶合產(chǎn)生的響應(yīng)峰值。這一現(xiàn)象足以說明座椅模態(tài)當(dāng)中座椅旋轉(zhuǎn)剛度對其的影響十分重要，并且也在一定程度上有效表明，這對于地板模態(tài)有著不可忽視的重要作用。座椅縱向異步模型與座椅縱向同步模型的響應(yīng)峰值，在此條件下都有效消失，并且地板模態(tài)在怠速頻率內(nèi)的響應(yīng)峰值也同步消失。

3結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

相關(guān)工作人員通過在車架縱橫梁和車架部位增加桿連接來有效提高車價本身的高度以及模型更好地實(shí)現(xiàn)，避免狀態(tài)發(fā)生偶合現(xiàn)象，有效的抑制共振結(jié)果的出現(xiàn)。結(jié)合實(shí)際圖紙情況，對優(yōu)化措施進(jìn)行有效的結(jié)構(gòu)分析可以知道，提高車架本身的剛度以及模態(tài)是有效解決某皮卡車車身前機(jī)艙以及地板模型問題的關(guān)鍵要素[6]。但是在實(shí)際操作過程當(dāng)中，往往由于車價的優(yōu)化以及輕量化限制，所以一部分有效措施并不能很好的發(fā)揮自身的作用。相關(guān)工作人員在車架第三根橫梁以及車架縱梁之間有效地添加桿連接，盡可能地改變車架橫彎以及整車前端扭轉(zhuǎn)耦合模態(tài)所產(chǎn)生的高峰值在怠速頻率段內(nèi)消失。

相關(guān)工作人員結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，可以知道影響地板模態(tài)的重要因素，是座椅本身模態(tài)，所以有效的控制好座椅本身的模態(tài)，可以更好的處理地板模態(tài)在怠速頻率段內(nèi)被激發(fā)出來，而對于產(chǎn)品本身帶來的一系列負(fù)面影響。常見的解決方案是盡可能地將座椅在某皮卡車整車中搖擺模態(tài)當(dāng)中全部控制在一赫茲怠速頻率區(qū)間之外。

4結(jié)束語

相關(guān)工作人員通過對某皮卡車研發(fā)過程當(dāng)中，所存在的一系列整車前端垂向彎曲模態(tài)以及車身地板模態(tài)，無法滿足實(shí)際的用戶設(shè)計需求，這一實(shí)際問題進(jìn)行充分的研究分析，進(jìn)而合理的通過皮卡車整車的有線源建模以及自由模態(tài)的合理分析，進(jìn)一步對某皮卡車側(cè)向，扭轉(zhuǎn)以及彎曲等不同的工況整車頻率合理的分析響應(yīng)。在一定程度上發(fā)現(xiàn)皮卡車整車的實(shí)際運(yùn)行操作規(guī)律，有效地提出了一系列的優(yōu)化措施，進(jìn)而針對座椅改變座椅連接處當(dāng)前的剛性連接方式，有效的結(jié)合實(shí)際情況選擇不同的彈性連接以及其他的并發(fā)模式，更好的保證皮卡車，車前機(jī)艙以及地板模型達(dá)到相關(guān)的設(shè)計分析目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 徐文本，焦群英.機(jī)械振動與模態(tài)分析基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

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[5] 譚超，王桂龍.基于HyperWorks的某卡車白車身靜剛度分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2013，51（10）：15-18.

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（作者單位：保定長安客車制造有限公司）