车架的模态分析.doc

车架的模态分析
Analysis for the modals of vehicle’s frame
张孝琼Zhang Xiaoqiong
(滁州学院机电工程学院,滁州 239000)
(Institution of Mechanical and Electrical Engineering,Chuzhou University,Chuzhou 239000,China)
摘要:本文利用先进的有限元软件Ansys对半挂车车架进行模态分析,,避开这些频率或最大限度地减小对这些频率上的激励[4],可以为该车的进一步研究提供参数。
关键词:车架;有限元;模态分析
Key words:Vehicle’s frame;Finite element;Modal analysis
0 引言
车架作为半挂车的关键部件,其结构必须有足够的静强度和刚度来达到其疲劳寿命、装配和使用的要求,同时还应有合理的动态特性来达到控制振动与噪声的目的。在车架结构设计中,如果只考虑结构的静强度和刚度,很可能会在设计过程中造成车架局部结构的不合理,而导致半挂车在运行中产生共振,产生噪声。模态分析作为动态分析的基础,是动态分析的重要内容。对车架进行模态分析以掌握车架对激振力的响应,从而对车架设计方案的动态特性进行评价己经成为半挂车车架设计过程中必要的工作。
1车架的模态分析

CXQ9190型半挂车的车架主要是边梁式结构,由2根阶梯工字型纵梁和20根折弯件的横梁组成,纵梁和横梁上还不规则的分部着许多的电线安装孔和加强块。车架结构复杂,但是根据圣维南原理,模型的局部细小变化和改动并不影响模型总的分析结果,因此建立车架有限元模型前对车架进行了一些简化[1]
⑴部分离应力远的圆弧过渡简化为直角,工艺上需要的倒角、抜模斜度等都不予考虑,这样可以减少在这些区域上的网格划分的数量,提高计算速度;
⑵车架上有些构件,如凸台、销孔、线路孔、吊环孔等,仅是为了满足功能要求而设置的对结构的强度没有很大的影响,可以忽略;
⑶除去对车架结构应力分布不产生太大影响的工具箱和防护网等零部件[2]。
本模型采用solid92单元,网格划分采用ANSYS软件自带的Mesh tool工具,设置单元边长为30 mm,采用自由体划分。车架主纵梁模型共化为 196 804个单元,396 071个节点。
材料的属性为:
材料的弹性模量 Pa;材料的密度为

图3-3车架主梁的有限元模型
Fig3-3 Finite element model of the main frame

首先定义分析类型,分析选项,指定模态提取方法,然后定义主自由度,在模型上加载,指定载荷步选项,最后开始计算求解,退出求解器。
在典型的模态分析中唯一有效的“载荷”是零位移约束。如果在某个DOF处指定了一个非零位移约束,程序将以零位移约束代替在该处的设置。载荷可以加在实体模型上或有限元模型上[3]。
指定分析类型为Modal(模态),选择模态的提取方法为Block Lanczos(分块的兰索斯)法。对模型在牵引销板处进行全位移约束,后面弹簧悬架处约束Y方向的位移。设置扩展模态数为10,进行求解。