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整车环境下重型商用车驾驶室的动态特性优化设计

作　者: 刘晓军
导　师: 陈宇东
学　校: 吉林大学
专　业: 固体力学
关键词: 重型商用车 驾驶室 有限元方法 动态优化设计理论 模态刚度灵敏度
分类号: U463.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文主要讨论的是整车环境下重型商用车驾驶室的动态特性优化。在分析过程中，采用的是已建立的商用车整车有限元模型。本文的主要内容安排如下：第一章，简单回顾了结构动态优化设计的发展和现状。第二章，主要介绍了结构动态设计理论，其中包括结构模态刚度灵敏度的概念以及优化时所用的广义逆迭代方法。第三章，介绍了商用车整车的有限元模型，模型包括驾驶室、驾驶室支承弹簧、车架、货箱和接地弹簧等各个主要部件，输入商用车整车的各个模型参数后计算得出了整车结构各重要部件的模态刚度。第四章，比较并分析讨论了商用车驾驶室动态优化设计的两种模型，得出结果，同时又比较和讨论了整车在满载和空载两种不同工况下的驾驶室的平顺性，其中包括整车的随机响应分析、路面输入的功率谱密度、输出结果分析、驾驶室加速度响应计算以及空载和满足两种不同工况下商用车加速度响应的均方值的差别。第五章，讨论了商用车驾驶室的动态特性优化及轻量化研究。通过商用车驾驶室及其支承弹簧各阶模态中模态刚度对整车模态刚度的贡献的计算结果，以及相应模态中各部件的模态刚度灵敏度，完成了驾驶室支承弹簧的刚度优化、驾驶室结构元件优化以及驾驶室轻量化研究。第六章，总结了上述研究的结果，并得出结论，即基于模态刚度灵敏度的广义逆迭代法对实际工程中大型复杂结构的动态特性优化行之有效。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第1章 绪论  11-17
  1.1 前言  11
  1.2 动态优化设计的发展现状  11-14
    1.2.1 动态优化设计的定义和发展  12-13
    1.2.2 模态分析的定义与发展  13-14
  1.3 商用车驾驶室的发展现状  14
  1.4 HyperWorks 软件的简单介绍  14-15
  1.5 本文的主要研究内容和意义  15-17
第2章 结构动态特性优化理论  17-27
  2.1 引言  17
  2.2 结构的动态特性优化  17-24
    2.2.1 结构动态特性优化的内容  17-18
    2.2.2 建立的结构力学模型  18-21
    2.2.3 结构动态特性优化设计方法  21-24
  2.3 基于模态刚度灵敏度的结构优化设计的广义逆迭代法  24-25
    2.3.1 基于模态刚度灵敏度的结构优化设计的广义逆方法  24-25
    2.3.2 模态刚度灵敏度的结构优化设计的广义逆迭代法  25
  2.4 本章小结  25-27
第3章 整车模型建立和模态分析  27-43
  3.1 引言  27
  3.2 整车有限元模型的建立  27-32
    3.2.1 驾驶室结构  27-28
    3.2.2 驾驶室支承弹簧  28-29
    3.2.3 车架结构  29-30
    3.2.4 货箱结构  30-31
    3.2.5 整车结构  31-32
  3.3 整车模型的各个主要参数  32-33
  3.4 整车结构的模态分析  33-42
    3.4.1 整车设计的四个频率段  33-34
    3.4.2 整车设计参数的选择  34-37
    3.4.3 整车模态刚度矩阵的创建  37-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章 驾驶室优化分析模型的选取  43-55
  4.1 引言  43
  4.2 驾驶室动态优化的两种有限元模型比较  43-46
    4.2.1 模型 A—整车环境下的商用车有限元模型  43-44
    4.2.2 模型 B—单独驾驶室的有限元模型  44-46
  4.3 商用车整车平顺性分析  46-54
    4.3.1 整车有限元随机响应分析  46-49
    4.3.2 路面输入的功率谱密度  49-50
    4.3.3 输出结果分析  50-51
    4.3.4 驾驶室加速度响应计算  51-53
    4.3.5 空载和满载条件下驾驶室加速度响应的 RMS 值比较  53-54
  4.4 本章小结  54-55
第5章 驾驶室动态特性优化及轻量化研究  55-75
  5.1 引言  55
  5.2 重型商用车驾驶室的模态刚度贡献及灵敏度  55-62
    5.2.1 整车子结构的划分  55
    5.2.2 驾驶室及其支承弹簧对整车模态刚度的贡献  55-56
    5.2.3 整车环境下驾驶室及其支承弹簧的模态刚度灵敏度  56-62
  5.3 整车环境下重型商用车驾驶室支承弹簧的刚度优化  62-71
    5.3.1 整车环境下商用车驾驶室的动态优化设计  62
    5.3.2 驾驶室动态优化问题的定义  62-63
    5.3.3 整车环境下商用车驾驶室支承弹簧的优化  63-68
    5.3.4 整车环境下商用车驾驶室的结构元件的优化  68-70
    5.3.5 整车环境下商用车轻量化设计  70-71
  5.4 驾驶室三种优化结果的综合  71-73
    5.4.1 驾驶室优化综合方案的参数  72
    5.4.2 驾驶室综合优化的结果  72-73
  5.5 本章小结  73-75
第6章 结论与展望  75-77
  6.1 结论  75-76
  6.2 展望  76-77
参考文献  77-81
作者简介  81-83
后记及致谢  83

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车结构部件 > 驾驶室及车身 > 驾驶室
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