06-01车辆结构有限元模态分析

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纯电动客车车架结构模态分析与优化设计

纯电动客车车架结构模态分析与优化设计世界各国对环保的日益重视,电动车成为了汽车工业的一个热门领域。

内燃机客车污染的问题被广泛关注,而纯电动客车迅速发展,具有环保、经济等多方面的优势,受到了越来越多人的青睐。

在纯电动客车设计中,车架结构是至关重要的一个组成部分,它决定了车辆整体的强度、刚度、耐久性等参数,因此对电动客车车架结构进行模态分析和优化设计变得越来越必要。

一、电动客车车架结构模态分析车架结构模态分析是对车辆在振动力作用下的固有振动模态进行分析,从而确定车辆在不同振动模态下的固有频率和振动形式。

通过模态分析可以确定车辆关键零部件的固有频率和振动形式,进而进行结构优化设计,充分利用车辆的材料和积弱优势,提高车辆的强度和耐久性。

纯电动客车车架结构模态分析涉及到不同的振动模态,包括两个关键点的弯曲模态、两个支撑点横向平移模态、前后支撑点扭转模态、车体略微弯曲模态等。

通过使用有限元的方式进行车架结构的有限元分析,可以得出模态分析结果。

基于分析结果绘制模态图谱,可以清晰地看到不同模态下车架结构的弯曲振动形态,包括固有频率和振动阶次等参数,为进一步的优化设计提供了基础数据。

二、纯电动客车车架结构优化设计基于模态分析结果,纯电动客车车架结构的优化方案主要有以下几个方面:1.材料选择和加强。

根据模态分析结果,选择优化材料,并加强车架结构的强度和刚度。

由于纯电动客车的整备质量较重,需要用到高强度和高韧性的材料来增加车架的强度,如采用高硬度的钢-铝-铁复合材料,可以提高车架的强度和刚度。

2.设计结构需考虑动态负载。

纯电动客车运行时会产生一定的动态负载,因此在设计车架结构时需要考虑动态负载和振动的变化,保证车架结构的稳定性。

3.改进连接点和结构。

车架结构各个部件通过连接点组合起来,因此需要设计合理的连接点和正确的方式连接各个部件,确保车架结构与车身的耦合效果达到最优。

4.最优化设计。

模态分析结果可以指导最优化设计,根据车架结构的耐久性和运行效果要求得出最优化方案,提高车架质量和安全性。

汽车车架的动力学分析--模态分析

图1-2 一阶扭转
图1-3 一阶弯曲
图1-4 二阶弯曲
图1-5 二阶扭转
图1-6 三阶弯曲
图1-7 前端局部模态
图1-8 弯扭组合
4.3汽车模态分析结果的评价指标
工程结构要具有与使用环境相适应的动力学特性。一辆汽车结构优劣的基本着眼点是在弯曲和扭转方面总的动态性能。如果汽车结构动力学特性不能与其使用环境相适应，即结构模态与激励频率藕合，或汽车子结构之间有模态藕合，都会使汽车产生共振，严重时会使整个汽车发生抖振，车内噪声过大，局部产生疲劳破坏等[5]。模态分析是计算结构的固有频率及其相应振型。结构的固有频率是评价结构动态性能的主要参数，当结构固有频率和工作频率一致时，就会发生共振现象，产生较大的振幅，大大降低寿命。固有振型是发生共振现象时结构的振动形式。
[6]黄华，茹丽妙.重型运输车车架的动力学分析[J].车辆与动力技术，2001.6
6参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].北京:清华大学出版社, 1989
[2]丁丽娟.数值计算方法[M].北京:北京理工大学出版社, 1997
[3]王勖成，邵敏．有限元基本原理和数值方法[M]．北京：清华大学出版社．1997
[4]傅志方，华宏星.模态分析理论与应用，上海交通大学出版社，2000
[5]《汽车工程设计》编辑委员会.汽车工程手册.试验篇.北京:人民交通出版社.2001.6
4车架模态计算与结果分析
4.1模态分析步骤
对车架进行模态分析主要有以下步骤:
(l)在Pro/E中建立车架的三维模型。
(2)施加边界条件和载荷(对于自由模态不施加约束条件)，定义分析类型和求解方法并进行网格划分、提交求解器求解。
(3)提取结果，进行可视化处理，对结束进行分析。

基于FEM的车辆结构强度与刚度分析

基于FEM的车辆结构强度与刚度分析随着现代汽车行业的不断发展，车辆结构的强度和刚度分析已成为汽车工程中的重要领域。

在这个领域中，有一种广泛应用的数值分析方法，叫做有限元方法（FEM）。

FEM不仅可以准确地预测车辆结构的性能，而且可以在设计阶段检查和优化设计方案，从而提高汽车的质量和安全性。

有限元方法是一种数值解法，利用计算机模拟物理现象，通过数学分析和计算来预测材料和结构的行为。

在有限元方法中，研究对象被分割成有限个小单元，然后对每个小单元进行分析，最后将所有结果组合起来得到全局解。

这种方法可用于各种工程领域，例如机械、航空航天、土木工程等。

在汽车工程中，用有限元方法对车辆结构进行强度和刚度分析，可以预测和评估车辆受力情况，优化结构设计，提高汽车品质和安全性。

汽车结构复杂，需要考虑车身、底盘、发动机等各个方面。

因此，利用有限元方法进行汽车结构分析需要考虑多个因素。

在车辆结构强度分析中，有限元方法可以预测材料的应力和应变分布，从而确定材料是否会破坏或失效。

在车辆设计中，需要明确材料的强度和刚度等特性，以确保车身能够承受各种力的作用，保障车辆在高速行驶、碰撞和颠簸路面等应力状态下的安全性。

有限元方法可以优化车身结构的设计，使其能够承受更大的压力和力矩，提高车辆的刚度和稳定性。

另一个关键的问题是汽车结构的振动特性。

车辆的振动会影响乘坐舒适度和行驶稳定性。

通过有限元方法分析，可以预测车辆结构在不同频率下的振动模式和特性，进而按照设计要求进行优化。

例如，汽车底盘的自然频率需要与路面悬架的自然频率匹配，以达到振动衰减的效果。

有限元方法可以帮助设计师确定底盘的自然频率和振动模态，从而优化底盘设计，提高车辆的行驶稳定性。

总之，基于有限元方法的车辆结构强度和刚度分析，是汽车工程中的一项重要技术。

通过这种方法，可以预测车辆结构在不同应力状态下的性能，优化设计方案，提高汽车的质量和安全性。

虽然有限元方法需要强烈的专业背景和实践经验，但它对于汽车设计行业来说是一种非常有价值和必要的技术。

基于有限元分析的汽车车身强度与刚度优化设计

基于有限元分析的汽车车身强度与刚度优化设计随着汽车工业的高速发展，车身结构与性能的优化设计成为了汽车制造过程中的重要环节。

其中，车身强度与刚度是影响汽车安全性能与舒适性的关键指标。

本文将探讨利用有限元分析方法进行汽车车身强度与刚度的优化设计。

一、引言汽车的车身强度与刚度是保障乘客安全与减少车辆振动的重要指标。

传统的设计方法主要依靠经验和试验，但是这种方法的成本高昂且耗时，无法满足现代汽车制造的需求。

有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）技术因其高效、准确、经济的特点而成为了汽车工程领域中常用的工具。

二、有限元分析在汽车车身设计中的应用有限元分析是一种数值模拟方法，通过将实际结构离散为有限数量的单元，进而计算并预测结构的力学响应。

在汽车车身设计中，有限元分析可以用于确定车身中的应力分布、刚度矩阵和模态分析等相关参数。

1. 车身结构建模在有限元分析中，需要对车身结构进行准确的建模。

根据实际汽车的几何形状和材料特性，可以使用专业的有限元软件进行三维建模，并设置材料参数和边界条件。

2. 力学响应仿真通过给定车身所受到的载荷情况，可以进行强度仿真来评估车身在不同工况下的应力分布。

同时，还可以进行刚度仿真来预测车身在运动过程中的变形情况。

通过有限元分析，可以准确计算车身在各种工况下的应力及变形，并获得相应的结果数据。

3. 优化设计根据有限元分析所得到的结果数据，可以进行车身的优化设计。

通过对车身结构进行调整，如增加加强筋，改变材料厚度等，可以提高车身的强度与刚度性能。

三、汽车车身强度与刚度优化设计的考虑因素在进行汽车车身强度与刚度的优化设计时，需要考虑以下因素：1. 材料选择汽车车身通常采用钢材料，而不同级别的车辆往往选用不同强度的钢材。

在材料选择上，需要平衡强度、造价和安全性能等因素。

2. 结构优化在车身设计中，加强筋的设计是提高车身强度的关键。

通过有限元分析，可以确定加强筋的位置、形状和数量等参数，从而优化车身结构，提高车身整体强度。

汽车结构有限元分析

汽车结构的常规有限元分析本文介绍了与产品研发同步的5个有限元分析阶段，阐述了有限元模型建立过程中应注意的问题，简单介绍了汽车产品的4种常规分析方法，建立汽车设计标准的方法，以及3个强度分析范例。

范例1说明了有限元分析应注意的内容，范例2和3介绍了“应力幅值法”在解决汽车车轮轮辐开裂和汽车发动机汽缸体水套底板开裂问题的应用。

汽车是艺术和技术的结合。

一辆好车的主要特点是造型美观、有时代感、结构设计合理、轻量化、材料利用率高，车辆性能先进并且满足国家法规、标准和环保的要求，质量可靠、保养方便、低成本、用户满意、满足市场需求等。

在竞争日益激烈的汽车市场，汽车性价比已经成为市场竞争的焦点。

采用有限元的常规分析技术，用计算机辅助设计代替经验设计，预测结构性能、实现结构优化，提高产品研发水平、降低产品成本，加快新产品上市。

1. 与产品研发同步的5个有限元分析阶段在汽车产品研发流程中，一般有如下5个同步的有限元分析阶段：第0阶段：对样车进行试验和分析；第1阶段：概念设计阶段的分析；第2阶段：详细设计阶段的分析；第3阶段：确认设计阶段的分析；第4阶段：产品批量生产后改进设计的分析。

有限元分析在产品研发的不同阶段有不同的分析目的和分析内容。

有限元分析和试验分析是互相结合和验证的。

在详细设计阶段，有些汽车公司对白车身和成品车车身都进行有限元分析，有些汽车公司只对白车身进行有限元分析。

2. 有限元分析的关键环节――建立合理的有限元模型有限元模型的建立是有限元分析的关键环节。

通过力学分析，把实际工程问题简化为有限元分析的问题，提出建立有限元模型的具体意见和方法，确定载荷和位移边界条件，使得有限元分析有较好的模拟（仿真）效果。

前处理自动生成的网格可能存在问题。

建立有限元模型的好坏直接影响计算结果的误差和分析结论的正确性。

在结构的几何图形上，划分有限元网格是建立有限元模型的主要内容之一。

在用有限元分析的前处理自动生成网格时，特别是用常应变单元自动生成有限元网格时要非常注意，有可能存在问题，应引起注意，必要时加以改进。

车架有限元分析

1前言车架是汽车的主要部件。

深人解车架的承载特性是车架结构设计改进和优化的基础。

过去汽车设计多用样车作参考,这种方法不仅费用大,试制周于精确解。

因此,正确建立结构的力学模型,是分析期长,而且也不可能对多种方案进行评价。

现代车架设计已发展到包括有限元法、优化、动态设计等在内的计算机分析、预测和模拟阶段。

计算机技术与现代电子测试技术相结合已成为汽车车架研究中十分行之有效的方法。

实践证明,有限元法是一种有效的数值计算方法,利用有限元法计算得到的结构位移场、应力场和低阶振动频率可作为结构设计的原始判据或作为结构改进设计的基础。

2车架的静态分析力学模型的选择有限元分析的基本思想,是用一组离散化的单元组集,来代替连续体机构进行分析,这种单元组集体称之为结构的力学模型;如果已知各个单元体的力和位移(单元的刚度特性),只需根据节点的变形连续条件与节点的平衡条件,来推导集成结构的特性并研究其性能。

有限元的特点是始终以矩阵形式来作为数学表达式,便于程序设计,大量工作是由电子计算机来完成,只要计算机容量足够,单元的剖分可以是任意的,对于任何复杂的几何形状,多样化的载荷和任意的边界条件都能适应。

然而,由于有限元是一种数值分析方法,计算结果是近似解,其精度主要取决于离散化误差。

如果结构离散化恰当,单元位移函数选取合理,随着单元逐步缩小,近似解将收敛于精确解。

因此,正确建立结构的力学模型,是分析工作的第一步目前采用有限元分析模型一般有如下两种:梁单元模型和组合模型等。

梁单元模型是将车架结构简化为由一组两节点的梁单元组成的框架结构,以梁单元的截面特性来反映车架的实际结构特性。

其优点是:划分的单元数目和节点数目少,计算速度快而且模型前处理工作量不大,适合初选方案。

其缺点是:无法仔细分析车架应力集中问题,因而不能为车架纵、横梁连接方案提供实用的帮助。

组合单元模型则是既采用梁单元也采用板壳单元进行离散。

在实际工程运用中,由于车架是由一系列薄壁件组成的结构,且形状复杂,宜离散为许多板壳单元的组集,其缺点是前处理工作量大,计算时间长,然而随着计算机技术的不断发展,这个问题已得到了较好的解决,而且由于有大型有限元软件支撑,巨大的前处理工作量绝大部分可由计算机完成,也不是制约板壳元模型实际运用的困难了。

车身有限元模态分析与试验模态分析比较

其计算结果也有较大的差别，表 2 和表 3 的数据表明，要获得高精度的计算结果，计算模型必须具
备一定的规模，规模较小时计算误差较大。
4.3 车身结构的动态分析
汽车行驶时要承受各种来自外界和内部激励源的激励，其中主要的激励来自路面对车轮的冲击
和发动机的振动，研究汽车的动态特性，能有效地分析其舒适性和疲劳寿命。设计汽车时，车身的
分析应用了两各不同规模的有限元模型进行了分析。其结果如表 3 所示。
表 3 不同规模模型计算结果（Hz）
模型 1
模型 2①
两模型
模型规模阶次计算值振型模型规模计算值
振型频率差
单元数 190662
1 25.178
弯曲
单元数
33.299 横向弯曲 8.121
MPC 数 310
2 27.409
正常行驶时激振频率：f=（5300±50）/60×2=176.67±1.67 Hz。
正常行驶时，发动机的激振频率已经远大于汽车的整体模态频率，不会引起汽车的共振。但怠
速时，发动机激振频率和白车身主要的前三阶整体模态频率非常接近，即使整车的整体固有频率比
白车身的整体固有频率略微提高，在怠速时也很容易引起车身的共振，影响舒适性与汽车的疲劳寿
摘要: 本文利用 MSC.Nastran 有限元分析软件和 MSC.Patran 前后处理软件，微型货车车身进行了 FEA 建模，并进行了车身模态的理论计算分析，理论模态分析结果与试验模态分析结果进行了对比，对比结果证明了理论分析和试验分析的一致性非常好，这说明了此部分的分析工作完全可以利用计算机来代替试验室的大量同类试验工作，并且可以在还没有设计样车的设计过程中进行。关键词：汽车、车身、模态分析

汽车车桥结构有限元分析

汽车车桥结构有限元分析作者：何钦章来源：《科学与财富》2018年第18期摘要：为分析某重型车车桥的静强度和振动特性，应用有限单元法对其进行数值模拟。

采用有限元分析工具ABAQUS对三种典型工况下的车桥进行了静强度分析，对其动态特性进行了自由模态分析。

分析结果表明，车桥结构的静强度和动态特性均满足设计要求。

关键词：ABAQUS；车桥；有限元；模态分析有限元分析软件ABAQUS可帮助设计人员快速地对车桥结构设计的合理性做出判断。

根据分析计算结果，针对不同设计要求，提出相应的改进措施。

根据经验和理论研究，引起车桥破坏的主要原因是作用在桥壳上的、由路面不平度引起的冲击力和各种复杂工况下的作用力。

本文主要针对最大垂直力工况、最大制动力工况和最大侧向力工况三种典型工况下的静强度进行分析，并对其振动特性进行了分析。

一、有限元模型的建立车桥CAD模型来自UG建模，几何模型见图1。

为了简化计算，假定材料各向同性且不考虑钢板弹簧座与车桥的连接关系，也不考虑轴颈与轴承的装配关系，即单独将车桥隔离出来，将车桥轴颈处的滚动轴承简化为对相应位置处节点的约束，并按图2（a）所示的位置施加约束，并进行后续分析。

利用专业有限元前处理工具Hypermesh进行结构离散，并在易产生应力集中部位加密网格。

给网格赋予车桥材料属性（材料为16Mn，密度7.833×10-9t/mm3、弹性模量2.1×105MPa、泊松比0.3、屈服极限420MPa），施加相应约束，得到离散后网格模型如图2（b）所示。

二、静力分析静力分析包括最大垂直力、最大制动力和最大侧向力三个工况。

已知条件：车轴满载轴荷13t，车轮间距1.84m。

由于车桥自重远小于满载轴荷，在静力计算中未考虑车桥自重。

1.工况一（最大垂直力工况）最大垂直力工况是汽车在路过不平路面受到冲击载荷的工况，不考虑制动和侧向力。

冲击载荷为满载轴荷的2.5倍，平均作用在两个钢板弹簧座处。

汽车车架的动力学分析--模态分析

北京科技大学机械工程进展（论文）题目：汽车车架的动力分析计算（模态分析）院别：机械工程学院专业班级：机研106班学生姓名：学号：导师：评分：2010年11月26日轻型载货汽车车架模态分析摘要：车架作为汽车的承载基体，安装着发动机、传动系、转向系、悬架、驾驶室、货厢等有关部件和总成，承受着传递给它的各种力和力矩。

所以对车架的结构十分重要。

本文主要采用有限元方法对车架的进行模态分析，研究了车架结构与其固有频率及其振型的关系, 给出车架在一定约束下的固有频率及固有振型，为解决车架结构的动力学问题和结构的改进提供了一定的依据。

关键词：有限元方法；车架；固有频率；模态分析1 引言车架是一个弹性系统，在外界的时变激励作用下将产生振动。

当外界激振频率与系统固有频率接近时，将产生共振。

共振不仅使乘员感到很不舒适，还会带来噪声和部件的疲劳损坏，威胁到车架的使用寿命和车辆安全。

车架是一个多自由度的弹性系统。

因此，它也有无限多的固有振型，而作用在车架上的激励来自于悬架系统、路面、发动机、传动系等的振动，这些振动对车架的激励可以认为是全频率的，但是，路面和悬架系统对车架结构激励的特点一样，每种激励在所有频率范围内并不是等能量分布的，所以，试图在所有频率上消除作用在车架上的激励，与车架结构的某些振型的共振是不可能。

因此，只有将注意力集中在各激励的能量集中的频率上，使之与所关心的车架的某阶振型不发生共振。

因而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，己经成为车架设计过程中必要的工作[1]。

2 模态分析理论基础在有限元分析程序中，振动方程表示为：1-1该方程可作为特征值问题，对无阻尼情况，方程可简化为：1-2其中。

ω2(固有频率的平方)表示特征值;{μ}表示特征向量，在振动的物理过程中表示振型，指示各个位置在不同方向振动幅值之间的比例关系，它不随时间变化。

对有阻尼情况，振动方程可转化为:1-3以上各式中，[M]为结构的质量矩阵;[C]为结构的阻尼矩阵;[K]为结构的刚度矩阵;{μ}为结构的位移列阵;为结构的速度列阵;为结构的加速度列阵。

车架模态分析报告(两篇)

引言：车架模态分析是一种重要的工程分析方法，用于评估汽车车架的振动和模态特性。

在汽车工程设计和制造的过程中，车架的振动特性对汽车性能和舒适性都有重要影响。

本报告旨在通过对车架模态分析的研究，为汽车工程师提供有关车架振动特性的详细信息，以帮助提高汽车的性能和舒适性。

概述：本文将通过对车架模态分析的深入研究，从多个方面详细阐述车架振动和模态特性的影响因素，并提出相应的解决方案。

首先，我们将介绍车架振动分析的背景和意义。

然后，我们将从刚度、材料、结构、载荷和边界条件等方面，分析车架振动的影响因素。

接下来，我们将详细介绍车架模态分析的方法和工具。

最后，我们将总结本文的主要观点，并提出一些建议和展望。

正文内容：1. 车架振动的影响因素1.1 刚度：车架的刚度是影响振动特性的重要因素之一。

在模态分析中，刚度可以通过改变结构形状、材料和壁厚等来调节。

1.2 材料：车架的材料也会对振动特性产生影响。

不同的材料具有不同的弹性模量和阻尼特性，会直接影响车架的振动频率和振幅。

1.3 结构：车架的结构形式和连接方式也会影响振动特性。

结构的设计应考虑到振动特性的优化，如加强部分、裁剪冗余部分等。

1.4 载荷：车架所承受的载荷也是影响振动特性的重要因素。

不同的载荷会导致不同的振动模态，需要合理设计来满足振动要求。

1.5 边界条件：车架与其他部件的连接方式和边界条件也会影响振动特性。

合理的边界条件可以减少振动传递和噪声的产生。

2. 车架模态分析的方法和工具2.1 有限元分析：有限元分析是车架模态分析中最常用的方法之一。

它通过将车架划分为多个小单元，建立数学模型并进行求解，来获得车架的振动特性。

2.2 模态测试：模态测试是直接测量车架振动特性的一种方法。

通过在实际车架上安装加速度计等传感器，可以记录下车架在不同频率下的振动模态。

2.3 优化设计：通过模态分析获得的振动特性信息，可以对车架进行优化设计。

从材料选择、结构调整到边界条件的改变，都可以用于改善车架的振动特性。

车架模态分析报告(一)

车架模态分析报告（一）引言概述：
车架模态分析是车辆工程领域重要的研究方向之一，它通过对车辆的结构进行模态分析，以获取车辆在振动中的模态特性，从而为车辆结构的优化设计提供依据。

本文将对车架模态分析进行深入研究和探讨，以期为车辆工程领域的研究提供参考。

正文：
1. 车架模态分析的意义
- 了解车辆在振动条件下的模态特性
- 提供车辆结构设计的优化方案
- 提高车辆的安全性和稳定性
- 降低车辆噪音和振动的水平
- 为车辆疲劳寿命和可靠性评估提供依据
2. 车架模态分析的方法
- 有限元分析法
- 模态测量法
- 振动试验法
- 数值模拟法
- 动力学响应分析法
3. 车架模态分析的关键技术
- 模态参数的提取和分析
- 模态振型的绘制和对比
- 模态频率的计算和验证
- 模态传递函数的建立和分析
- 模态质量和阻尼的评估
4. 车架模态分析的应用领域
- 汽车工程
- 铁路工程
- 航空航天工程
- 船舶工程
- 工程机械
5. 车架模态分析的挑战和发展趋势
- 多物理场耦合模态分析
- 多尺度模态分析
- 自适应模态分析
- 模态分析与优化设计的一体化
- 车辆动力学与模态分析的融合
总结：
通过对车架模态分析的研究和探讨，可以深入了解车辆在振动条件下的模态特性，为车辆结构的设计提供优化方案，并提高车辆的安全性、稳定性和舒适性。

车架模态分析在汽车工程、铁路工程、航空航天工程、船舶工程和工程机械等领域有着广泛的应用。

未来，
车架模态分析将面临多物理场耦合、自适应性和一体化设计的挑战，在融合车辆动力学分析的基础上不断发展和完善。

基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真

基于多体动力学和有限元法的机车车体结构疲劳仿真汇报人：日期:•项目背景与意义•多体动力学建模与分析•有限元法建模及验证目录•疲劳损伤评估方法研究•仿真结果分析与讨论•结论与展望01项目背景与意义机车车体结构包括底架、侧墙、车顶等多个部件，各部件之间相互连接，形成一个复杂的整体。

车体结构复杂机车在运行过程中需要承受各种动态载荷，如牵引力、制动力、离心力等，对车体结构的强度和刚度提出较高要求。

承载要求高长期运行和复杂载荷作用下，机车车体结构容易出现疲劳裂纹和损伤，影响行车安全和使用寿命。

疲劳问题突出机车车体结构现状及问题预测疲劳寿命通过疲劳仿真，可以预测机车车体结构在不同运行工况下的疲劳寿命，为制定检修周期和优化设计方案提供依据。

降低维修成本疲劳仿真可以帮助发现车体结构的薄弱环节，有针对性地进行改进和维护，降低维修成本和事故风险。

提高运行效率优化后的车体结构可以更好地适应复杂载荷和运行环境，提高机车的运行效率和安全性。

疲劳仿真研究价值有限元法分析采用有限元法，对机车车体结构进行静力学和动力学分析，获取结构的应力、应变和模态等参数。

多体动力学分析运用多体动力学理论，建立机车车辆系统动力学模型，分析车辆在运行过程中的动态响应和载荷特性。

联合仿真将多体动力学分析与有限元法分析相结合，实现机车车辆系统与车体结构的联合仿真，全面评估车体的疲劳性能和安全性。

多体动力学与有限元法结合应用02多体动力学建模与分析包括底架、侧墙、车顶等部件，通过连接件组成完整车体。

车体结构组成多体系统定义外部激励将车体划分为多个刚体和柔体，考虑其相互作用和运动关系。

包括轨道不平顺、轮轨接触力等，对车体产生动态激励。

030201机车车体多体系统描述03仿真软件实现利用多体动力学仿真软件，实现车体结构动态响应的数值模拟。

01运动方程建立基于牛顿第二定律和拉格朗日方程，建立车体多体系统运动方程。

02数值求解方法采用显式积分法、隐式积分法等数值方法，对运动方程进行求解。

有限元分析-模态分析

Results > Deformed Shape… 注意图例中给出了振型序号（SUB = ）和频率（FREQ = ）。
观察结果
观察振型（接上页）：
振型可以制作动画： Utility Menu > PlotCtrls > Animate > Mode Shape...
观察结果的典型命令
○ 在后处理中观察振型； ○ 计算单元应力； ○ 进行后继的频谱分析。
选择分析类型和选项
模态扩展（接上页）：建议：扩展的模态数目应当与
提取的模态数目相等，这样做的代价最小。
选择分析类型和选项
其它分析选项：
○ 集中质量矩阵： ● 主要用于细长梁或薄壳，或者波传播问题； ● 对 PowerDynamics 法，自动选择集中质量矩阵。
典型命令:
/POST1
SET，LIST
观察结果
列出自然频率：
在通用后处理器菜单中选择 “Results Summary”；
注意，每一个模态都保存在单独的子步中。
观察结果
观察振型：
首先采用“ First Set”、“ Next Set” 或“By Load Step” 然后绘制模态变形图： shape： General Postproc > Plot
• 2.3工程实例 • 有限元法基本思想节点位移与节点载荷 • 单元刚度矩阵 • 单元刚度矩阵的坐标变换 • 总的刚度矩阵叠加 • 位移
01
模态分析的定义和目的
03
模态提取方法的讨论
05
做几个模态分析的练习
07
学会如何在模态分析中利用循环对称性
02
对模态分析有关的概念、术语以及

汽车发动机连杆结构有限元分析方法探究

Internal Combustion Engine &Parts0引言在发动机运行的过程当中，发动机内部的连杆结构受到压缩拉伸等交变的载荷作用。

如果连杆存在刚度不足的情况，那么经过一段时间的使用之后，整个杆体会出现变形弯曲的现象，甚至整个连杆的大头都会视源变形，一旦发生这一情况就会使得发动机的活塞气缸轴承等零部件出现偏磨的现象。

而且连杆的杆身本身就是属于一个长杆件在运行的过程当中需要承受较大的工作压力，为了防止连杆的杆身因受到多种力量的影响，出现弯曲变形的情况，那么杆身就需具备较强的刚度和强度。

总而言之，对于汽车的使用，汽车发动机的使用效果和使用寿命来说，发动机连杆结构的质量直接影响到了相关的指标。

1有限元法在社会快速发展的背景之下，人们对科学技术的要求也越来越高，随着工程技术的深入发展，各个行业在进行产品生产的过程当中，都已经融入了高科技的技术。

但是人们对工程技术的实际要求也不断的提高，使用传统的线性理论知识已经无法满足各行业在设计方面的各项要求，要想解决工程当中存在的实际问题，现场工作人员需要花费更多的时间和精力，对非线性的问题进行深入的探讨。

那么要想真正的解决非线性的问题，就需要使用数值模拟的方法进行解决，这种方法的实用性和应用广泛性都比较高，其中使用价值较高的是有限元法。

从第一的角度进行分析，有限元法实质上是以力学模型作为基础进行近似数值计算的一种方法，它所求得的解是一种数值解。

在对工程问题进行研究时，使用有限元法进行分析，如果能够获得较好的处理结果，那么就说明计算过程所得的数值精确度非常高。

有限元法的实际操作过程，就是将一个物体离散成有限个单元，按照一定的方法将这些不同的单元进行连接以及组合之后，使得单元的组合与原来的物体相似度越来越高和对不同单元的问题进行解决之后，就可以有效的分析物体原本存在的问题。

经过分析之后，不同单元的问题变得更加简单，解决这些简单的问题与解决一个大的难题相比，花费的时间和精力比较少。

车辆工程专业毕业论文--汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析

本篇毕业设计（论文）题目是《汽车驱动桥壳建模UG及有限元分析》。

作为汽车的主要承载件和传力件，驱动桥壳承受了载货汽车满载时的大部分载荷，而且还承受由驱动车轮传递过来的驱动力、制动力、侧向力等，并经过悬架系统传递给车架和车身。

因此，驱动桥壳的研究对于整车性能的控制是很重要的。

本课题以重型货车驱动桥壳为对象，详细论述了从UG软件中的参数化建模，到ANSYS中有限元模型的建立、边界条件的施加等研究。

并且通过对桥壳在不同工况下的静力分析和模态分析，直观地得到了驱动桥壳在各对应工况的应力分布及变形情况。

从而在保证驱动桥壳强度、刚度与动态性能要求的前提下，为桥壳设计提出可行的措施和建议。

【关键词】有限元法，UG，ANSYS ，驱动桥壳，静力分析，模态分析This graduation project entitled “Modeling and Finite Element Analyzing of Automobile Drive Axle Housing”. As the mainly carrying and passing components of the vehicle, the automobile drive axle housing supports the weight of vehicle, and transfer the weight to the wheel. Through the drive axle housing, the driving force, braking force and lateral force act on the wheel transfer to the suspension system, frame and carriage.The article studies based on heavy truck driver axle ，discusses in detail from the UG software parametric modeling, establish of ANSYS FEM model, and the boundary conditions imposed, etc. And through drive axle housing of the different main conditions of static analysis and modal analysis, it can access the stress distribution and deformation in the corresponding status of drive axle directly. Thus, under the premise of ensuring the strength of drive axle housing, stiffness and dynamic performance requirements, the analysis can raise feasible measures and recommendations in drive axle housing design.Plans to establish thet hree---dimensional model by UG, to make all kinds of emulation analysis by Ansys.【Key words】Finite element method，UG，ANSYS，Drive axle housing，Static analysis，Modal analysis目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1 汽车桥壳的分类 ..................... 错误!未定义书签。

有限元分析—模态分析

有限元分析—模态分析有限元分析是一种结构力学领域的分析方法，可以对结构进行数值求解，以获得其固有频率和振型。

模态分析是其中的一种应用，用于研究结构在固有频率下的振动情况。

本文将介绍有限元分析的基本原理、模态分析的步骤和应用，并讨论其在实际工程中的重要性。

有限元分析是一种利用数值方法对结构进行力学分析的技术。

它将结构离散化为有限数量的单元，通过单元之间的相互作用来模拟整个结构的力学行为。

在进行模态分析时，通常采用线性弹性模型，即假设结构在固有频率下是线性弹性振动的。

模态分析的主要目标是确定结构的固有频率和振型。

固有频率是结构自由振动的频率，与结构的几何形状、材料性质和边界条件等相关。

振型则描述了结构在不同频率下的振动模式。

通过模态分析，可以了解结构在特定频率下的振动情况，为结构设计和改进提供依据。

模态分析的步骤主要包括：建模、网格划分、边界条件的定义、求解和结果分析。

建模是指将实际结构抽象为数学模型，在计算机上进行仿真。

网格划分是将结构划分为有限数量的单元，以便进行数值求解。

边界条件的定义是指确定结构的受力和支撑情况，包括约束、荷载等。

求解是指通过数值计算方法求解结构的固有频率和振型。

结果分析是对求解结果进行解释和评价，了解结构的振动特性。

模态分析在工程中具有广泛的应用。

首先，它可以用于优化结构设计。

通过模态分析，可以评估结构在不同固有频率下的振动情况，从而优化结构的设计参数，使其在工作频率下保持稳定。

其次，模态分析可以用于故障诊断。

结构的振动特性在受到损伤或故障时会发生变化，通过模态分析可以检测出这些变化，从而确定结构的健康状况。

最后，模态分析还可以用于结构改进。

通过分析结构的振动模式，可以确定结构的薄弱部位，从而采取相应的改进措施，提高结构的性能。

在实际工程中，模态分析具有重要的应用价值。

例如，在航空航天领域，模态分析可用于研究航空器的振动特性，以评估其结构的可靠性和安全性。

在建筑领域，模态分析可用于评估建筑物的地震响应性能，从而确保其在地震中的安全性。

汽车结构有限元分析

有限元分析1.有限元法可以分为两类,即线弹性有限元法和非线性有限元法.其中线弹性有限元法是非线性有限元法的基础,二者不但在分析方法和研究步骤上有类似之处,而且后者常常要引用前者的某些结果.2.有限元的数学及力学思想答：有限元法作为结构分析的一种计算方法，从数学的角度看，其基本思想是通过离散化的手段，将偏微分方程或者变分方程换成代数方程求解；从力学的角度看，其基本思想是通过离散化的手段，将连续体划分成有限个小单元体并使他们在有限个节点相互连接。

在一定精度要求下，用有限个参数来描述每个单元的特性，而整个连续的力学特性能够可以认为是这些小单元体力学特性的总和，从而建立起连续的力的平衡关系。

3.有限元模型:有限元模型是真实系统理想化的数学抽象.由一些简单形状的单元组成,单元之间通过节点连接,并承受一定载荷.4.有限元法:是以力学理论为基础,随着力学\数学和计算机科学相结合而发展起来的一种数值计算方法.5.传统结构设计流程:设计----建模----测试---再设计.(1)作很大简化,计算精度差;(2)结构尺寸与重量偏大;(3)结构局部强度或刚度不足;(4)设计周期长,试制费用高6.现代产品设计:Design(CAD)----Virtual Test(CAE)---Build---T est---Redesign。

有限元法是CAE的核心部分7.汽车结构有限元分析的内容：（1）零部件及整车的疲劳分析，估计产品的寿命，分析部件损坏的原因；（2）结构件、零部件的强度、刚度和稳定性分析（3）结构件模态分析、瞬态分析、谐响应分析和响应谱分析；（4）车身内的声学设计，车身结构模态与车身内声模态耦合；（5）汽车碰撞历程仿真和乘员安全保护分析（被动安全性）；（6）结构件、零部件的优化设计（质量或体积为目标函数）；（7）车身空气动力学计算，解决高速行驶中的升力、阻力和湍流问题8.汽车结构有限元分析的流程：（1）制定方案；（2）建立结构模型；（3）划分有限元模型；（4）有限元模型检查；（5）加载和增加约束条件；（6）求解计算；（7）结果分析。

车架有限元建模及模态分析

万方数据５４汪伟等：车架有限元建模及模态分析第１１期不会出现模型几何变形或信息丢失的问题，在几何模型导入出现问题时，通用的ＩＧＥＳ格式往往可以获得较好的效果。

如还有变形或信息丢失，则要在Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ中对模型进行修复。

３．２车架网格划分车架结构基本对称，为了减少网格划分的工作量，仅保留几何模型的一半，在此基础上建立有限元模型。

车架零件大部分由薄板冲压而成，厚度都在５ｒａｍ以下，因而可以选择使用壳单元来模拟车架结构部件。

对于车架力学分析而言，通常单元基本尺寸选择在１０ｒａｍ自由为宜。

因此利用Ｈｙｐｅｎｎｅｓｈ的ＭｉｄＳｕｒｆａｃｅ中面抽取功能，对车架中的薄壁件抽取中面。

之后需要在Ｉ－ＩｙｐｅｒＭｅｓｈ的ＧｅｏｍｅｔｒｙＣｌｅａｎｕｐ功能下进行几何清理和修复，补面、消除错位和小孔，压缩相邻曲面之间的边界，消除不必要细节，以提网格划分的质量。

对车架进行模态分析，所以必须设定材料的属性，其中弹性模量Ｅ＝２．０７ｅ＋５ＭＰａ，材料的泊松比为０．３，密度为７．８ｅ－ｇＴ／ｍｍ３。

对于车架来说，基本部是焊接和螺栓的连接方式。

各零件的连接都使用刚性连接单元ｒｉｇｉｄｓ。

单元类型和大卅叹寸计算精度有很大的影响。

由于车架结构主要是薄壁金属件，故单元类型以四边形黄弹元为主，对四边形单元形状如长宽比、翘曲度、最大角和最小角等都做出了严格的规定。

由于三角形单元比四边形单元的刚度大，会影响计算精度，故要严格控制三角形单元的个数，—般情况下，整个模型最好，Ｉ、于１０％，最多不超过１５ｎ／ｏ。

装配完后的车架模型，共有７４０６１个节点，网格单元６８０８４，其中三角形单元有１８６９个，占整个网格数比重的２．７％，连接单元数为４４３１个，如图ｌ所示。

图１完整的车架有限元模型图３．３各零件之间的连接定义有限元模型要涉及到不同部件之间的连接问题，仿真分析应该对各种联接加以准确描述。

实际的物理联接方式一般为焊接、铆接、螺栓联接等。

对于车架来说，基本都是焊接和螺栓的连接方式，焊接又分为点焊和缝焊。