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乘用车的振动分析与地板优化研究

作　者: 任春
导　师: 马天飞
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 振动分析道路试验模态分析形貌优化
分类号: U463.83
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文研究的课题来源于“某轿车减振降噪研究”项目的一部分。本文研究的内容涉及整车道路试验、车身有限元建模、车身计算模态分析、试验模态分析和形貌优化等方面。文章以某轿车为原型,首先根据GB/T18697-2002的要求利用加速度传感器测试了车身关键部位在怠速、定置升速等工况下的振动加速度信号,并对匀速工况下车内的振动情况进行了主观评价,然后在LMS Test.Lab测试系统中的相关分析软件中分析评价了该车的乘坐舒适性并发现了地板振动的薄弱环节。其次在该车几何模型的基础上通过模型简化、有限元网格划分、网格质量检查以及连接点的模拟等建立了车身有限元模型,并进行了自由状态和约束状态下的计算模态分析,在专业的后处理环境HyperView中演示了模态分析结果并提取了模态参数。然后在整车情况下对该车车身进行了试验模态分析,并利用LMS Test.Lab测试系统自带的参数识别方法(PolyMAX法)获取了模态参数,据此通过与计算模态分析结果对比验证模型的正确性。最后,在该有限元模型的基础之上针对车地板振动的薄弱环节进行了基于模态的单目标形貌优化。通过再次进行模态分析并通过与原车模态分析结果对比来分析评价地板优化效果,结果证明该方法有效地改善了地板的振动特性。最终结论,通过试验模态分析验证的有限元模型是可信的,可以用来进一步做结构优化或响应分析。基于模态分析的形貌优化对于地板等钣金件的优化十分有效。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题的研究意义  10-11
  1.2 模态分析技术的发展现状及其在汽车上的应用  11-12
  1.3 结构优化的现状及其在汽车上的应用  12-13
  1.4 本文的主要研究内容、意义和研究方法  13-16
第2章道路预试验  16-22
  2.1 测量信号以及测点的布置  16-17
  2.2 仪器设备的连接及试验工况  17
  2.3 试验记录  17-18
  2.4 数据处理基础知识  18-20
    2.4.1 线性谱  18
    2.4.2 自功率谱  18-19
    2.4.3 特征分析  19-20
  2.5 试验结果  20-21
  2.6 小结  21-22
第3章乘用车车身有限元模型的建立  22-30
  3.1 有限元法的基本概念  22-23
  3.2 有限元软件HyperWorks 简介  23
  3.3 车身有限元模型的建立  23-28
    3.3.1 模型建立的原则  23-24
    3.3.2 模型简化  24
    3.3.3 模型的几何清理  24-26
    3.3.4 单元类型及单元尺寸的选择  26
    3.3.5 连接方式的模拟  26-28
  3.4 单元质量的调整  28
  3.5 车身有限元模型  28-29
  3.6 小结  29-30
第4章乘用车车身的计算模态分析  30-38
  4.1 模态分析基本理论  30-32
  4.2 有限元分析软件 MSC.Nastran 简介  32-33
  4.3 自由模态分析  33-34
  4.4 约束模态分析  34-36
  4.5 自由模态与约束模态的比较  36-37
  4.6 小结  37-38
第5章实车状态下车身试验模态分析  38-58
  5.1 试验模态分析基本理论  38-45
  5.2 模态试验方案  45-50
  5.3 模态试验过程  50-53
    5.3.1 试验设备及试验相关信息  50-52
    5.3.2 集总频响函数（FRF）曲线  52
    5.3.3 稳态图  52-53
  5.4 试验模态分析结果及对比  53-57
    5.4.1 试验模态分析结果  53-54
    5.4.2 计算模态与试验模态对比分析  54-56
    5.4.3 误差分析  56-57
  5.5 小结  57-58
第6章车身结构优化分析  58-70
  6.1 形貌优化基本理论  58-59
    6.1.1 形貌优化的数学模型  58
    6.1.2 形貌优化流程  58-59
  6.2 形貌优化软件简介  59-61
  6.3 地板局部构件形貌优化  61-63
    6.3.1 确定优化区域和定义设计变量  61
    6.3.2 定义约束和目标函数  61-62
    6.3.3 优化结果分析  62-63
  6.4 优化区域改进设计  63-64
  6.5 优化结果比较  64-68
  6.6 小结  68-70
第7章全文总结  70-72
参考文献  72-76
致谢  76

乘用车的振动分析与地板优化研究

内容摘要

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