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汽车天窗噪声源介绍和模态分析与优化(二)

2017/10/23    来源:互联网    作者:蒋振宇      
关键字:汽车天窗  振动  非线性  模态应变能  OptiStruct  
本文在汽车天窗前期开发阶段利用CAE技术准确的预测汽车天窗的固有频率,并介绍了根据模态应变能结果优化天窗模态的案例。

    4 汽车天窗频率响应CAE分析

    频率响应分析是用来分析结构在简谐激励作用下的响应。这种激励可以是外部载荷力或者力矩,也可以是强迫位移、速度或者加速度,载荷通过指定特定频率下的幅值来定义。频率响应分析可以使用直接法和频率法进行计算,其中,模态频率响应利用结构的模态振型来对耦合运动方程进行缩减和解耦,求解效率高。本文由于天窗的模型计算量较大,故采用高效的模态频率响应方法更为合适。约束天窗与车身连接点的所有自由度,在连接处施加0.05g振动激烈,振动频率范围和模态阻尼系数与实验一致分别为10~100Hz和0.025,图6是天窗第1阶模态和图7是天窗在0.05g正弦激励下CAE扫频结果。通过试验和仿真结果对比可知, 采用CAE 频率响应分析得出的共振频率与加速度响应差异较小,验证了有限元模型的有效性和分析的准确性。

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    5 汽车天窗模态优化案例

    在对天窗模态进行结构优化前,必须找到天窗结构薄弱部位,在工程上,通常在CAE分析中输出各阶模态的应变能分布,找出天窗的薄弱部位,进而从本质上对天窗进行模态优化。

    5.1 模态应变能基本理论

    应变能是指物体在变形的过程中储存在物体内部的势能,利用振型和刚度计算得到的应变能称为模态应变能。在文献中,应变模态可以识别结构局部刚度性能的变化,准确指示系统刚度变化的部位。

    无阻尼多自由度系统的第i阶模态特征方程:

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    式中,左端表示结构的弹性恢复向量,右端表示惯性力向量。根据达朗贝原理,可以认为弹性变形是由惯性力的作用而引起的。由弹性恢复力应变的形式表示为:

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    式中, m为结构构件数,Vk为第k个构件的体积,[D]为本构矩阵, {φ}ik为第k个构件第i阶

    模态的应变分布。在OptiStruct中求取各阶模态应变能分布比较容易实现。利用各阶模态应变能分布,找出弹性位移变化比较大处,通过加强模型局部的部分,对结构进行优化。下面将以某款天窗为例,介绍根据模态应变能结果优化天窗模态的案例。

责任编辑:张纯子
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