基于HyperWorks的汽车车架频率响应分析
基于hypermesh及nastran的动刚度以及频率响应曲线图文教程
基于hypermesh及nastran的动刚度以及频率响应曲线图⽂教程Nastran帮助⽂档D:\Program Files\nastran2010\md20101\Doc\pdf_nastran1、打开hypermesh选择nastran⼊⼝。
2、打开或导⼊响应模型（只是⽹格不带实体）。
3、点击material创建材料。
a)Type选择ISOTROPIC（各向同性）b)card image选择MAT1（Defines the material properties for linearisotropic materials.）nastran help⽂档。
c)点击creat/edit，编辑材料属性输⼊E（弹性模量）、NU（泊松⽐）、RHO（密度）。
由于各物理量之间都是相互关联的因此要注意单位的选择（详情见附件⼀）。
这⾥选择通⽤的E=2.07e5，NU=0.3，RHO=7.83e-9。
4、点击properties创建属性。
a)由于是⼆维模型type选择2D。
Card image选择PSHELL（壳单元）。
Material选择刚才新建的材料。
b)点击creat/edit。
c)定义厚度即T（例如T=3，注意此时单位是mm）。
5、创建material以及properties后要将这些数据赋予模型。
a)点击component。
b)由于不是创建是修改，所以左边点选update然后双击选择相应部件。
c)然后双击选择刚才新建的厚度属性。
d)最后点击update。
6、创建加载情况，点击。
a)加⼀个单位动态激励。
创建名为excite的激励，点击creat。
b)加载单位激励。
Analysis-constraints 确定加载⼒的⽅向。
例如X正⽅向加载激励，只需要勾选dof1，且值为1。
Load types选择DAREA。
然后在模型上选择⼀点，最后点击create。
c)创建激励频率范围。
创建名为tabled1，card image为TABLED1,点击creat/edit。
基于HyperWorks的车架模态分析
第"期
张胜兰等： 基于 1234567589 的车架模态分析
Z %% Z
! " # 有限元网格剖分时， 应根据分析的目的并结合模型的特 点， 选择适当的单元类型， 并根据计算机的能力和要求的精度确 定合适的网格大小， 划分网格。 ! $ # 单元质量对有限元计算结果有较大影响。 在有限元网格 划分时， 检查并控制单元的质量参数显得尤为重要。 网格检查内 容一般为是否有重复的节点、 重复的或缺少的单元， 以及高度畸 变或翘曲的单元。单元尺寸应得到控制， 如单元长宽比 ’%&； 单 单元翘曲角’)&(； 单元尺寸应尽量均匀， 要避免特 元内角 1’&(； 别小的单元。在使用 *+,) 单元时， 须分清主次， 即同一个节点 只能丛属于一个主点。 ! - # 施加载荷和边界条件是有限元模型的精华， 这一步需要 的是经验和根据经验做出某种简化或者取舍的勇气。
【 摘要】 这里介绍了 ,-./012034 有限元分析流程， 讨论了建模中应注意的几个问题， 并以某公司 新开发的中巴车车架为研究对象，利用 ,-./012034 建立以壳单元为基本单元的车架有限元分析模 型， 分析了该车架的前七阶固有频率及振型， 为车架响应分析提供了重要的模态参数， 同时也为结构 的改进设计提供了理论依据。 关键词：车架；有限元分析；模态分析；!"#$%&’%() 【 *+),%-.,】 !"#$%&’()* #+) ,-"-#) ).)/)"# 0"0.1*-* /)#+%& %, #+) ,-./012034 *%,#20$)3 &-*(’**)* *)4)$0. 5’)*#-%"* %, AJQ /%&).-"63 *)#* ’7 #+) 0"0.1*-* /%&). %, #+) /-&&.) *-8) 9’* ,$0/) 91 #0:-"6 *+).. ’"-# 0* 90*-( ’"-#3 0"0.18)* #+) ,$0/) ;* ,%$/)$ *)4)" "0#’$0. ,$)5’)"(-)* 0"& (%$$)*7%"& /%&) *+07)*3 *’77.-)* -/< 7%$#0"# /%&0. 70$0/)#)$ ,%$ #+) $)*7%"*) 0"0.1*-* 0"& ,%’"&0#-%" -" #+)%$1 #% -/7$%4) &)*-6" %, #+) 4)+-(.) ,$0/)= /$" 0’%1)2 3%-4$5 3676,$ $8$4$7, -7-8")6)5 9’1-8 -7-8")6)5 !"#$%&’%() 文献标识码：K
石朝亮_基于HyperWorks白车身灵敏度分析及结构优化
KU P
式中，K 是刚度矩阵；U 是单元节点位移矢量；P 是单元节点载荷矢量。
K U P U K X X X
则
U P K U K 1 X X X
一般，结构相应（如约束函数 g）可以描述为位移矢量 U 的函数：
g QTU
所以结构响应的灵敏度[2]为：
各板件质量灵敏度和刚度灵敏度值序号质量灵敏度刚度灵敏度序号质量灵敏度刚度灵敏度220e04600e0510157e04841e05286e03292e0211226e04228e04360e04428e0412342e04141e04117e02191e0213123e03109e03509e03123e0214903e04450e04595e04244e0415305e03428e03120e04188e04158e04693e05186467e03730e02119e04151e04187246e03598e03altair2012hyperworks技术大会论文集白车身各刚度灵敏度区间板件42确定优化方案结合上述质量灵敏度和刚度灵敏度的分析结果增厚质量小且对刚度敏感的板件减薄质量大且对刚度不敏感的板件
-3-
Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集
<1%
1%~3%
3%~5% 图 2 白车身各刚度灵敏度区间板件
>5%
4.2 确定优化方案
结合上述质量灵敏度和刚度灵敏度的分析结果，增厚质量小且对刚度敏感的板件，减薄质 量大且对刚度不敏感的板件。由于白车身中碰撞吸能区、能量传递区和乘员保护区等部位影响 汽车的碰撞性能，在确定优化方案的过程中，这些部位的汽车板件暂不作厚度更改。 在确定零件厚度变化范围时，只要车身零件的厚度调整适度，相应的加工模具就可以不用 改动或只作小改动。根据实际经验，当板件厚度<1.5mm 时，板件增厚与减薄最大值分别为 0.2mm 与 0.1mm；当板件厚度≥1.5mm 时，板件增厚与减薄最大值均为 0.2mm。 最终确定减薄和增厚的部件如图 3 所示，具体参见表 2。
基于HyperWorks的汽车车架频率响应分析
基于HyperWorks的汽车车架频率响应分析汽车车架是汽车各大总成的载体，是重要的受力部件。
车架在工作时除了要满足强度和刚度的要求外，合理的振动特性也是十分重要的。
本文应用HyperWotks软件分析了某型汽车车架的前6阶固有频率及振型，完成了车架模型的频率响应分析。
结合分析结果，改进了其车架结构，降低了汽车的低频振动。
1 HyperWorks分析流程HyperWorks有限元分析流程参见图1。
图1 HyperWorks分析流程在建立某车架有限元模型时需注意以下几个问题：1)在导入CAD几何模型时．要对几何模型进行必要的几何清理(如去除倒角、工艺孔等)。
这样可减小数据转换时的数据丢失；2)如果导人的是规模较大的实体薄壁类零件模型，可对模型使用中面抽取功能。
2 车架结构模态分析车架结构模态分析，尤其是车架结构的低阶弹性模态，它不仅是控制汽车常规振动的关键指标，而且反映了汽车车身的整体剐度性能。
对某车架计算采用自由模态分析方案，将HyperMesh中建立的有限元模型导人OptiStruct进行计算，对比分析了车架结构前6阶自由模态(固有频率值和振型)，并在Hypermesh后处理器中查看结果(表1)。
表1 前6阶固有频率及振型3 车架频率响应分析与改进复杂系统受多种振动噪声源的激励，每种激励都可以通过不同的路径，经过衰减，传递到多个响应点。
本文采用HyperWorks软件，对该车架自由边界条件下的模态频率响应进行了分析。
通过对该车架施加频率可变的单位载荷，运用OptiStmct软件在自由边界条件下进行模态频率响应分析。
得出的变形、模态形状和频率相位输出特性如图2-图4所示。
图2 车架频响模型(1为y方向的频率响应；2为z方向的频率响应；3为x方向的频率响应)图3 频响点1的频响曲线(1为x方向的频率响应；2为y方向的频率响应；3为z方向的频率响应)图4 频响点2的频响曲线由上述分析可知，响应点在外部激励频率与车架固有频率相同时，响应较大，最大位移分别达到74．4 Im 和135 mm；相位相差1800。
SolidWorks频率分析(模态)
06
结论与展望
模态分析的局限性和挑战
模型简化
材料属性
模态分析通常基于简化的模型，忽略了一 些细节和实际工况中的影响因素，导致分 析结果可能与实际情况存在偏差。
模态分析中使用的材料属性通常是假设的 或简化的，可能无法完全反映实际材料的 复杂性和非线性特性。
边界条件和载荷
动态响应
模态分析中的边界条件和载荷设置可能难 以完全模拟实际工况，导致分析结果受到 限制。
Solidworks频率分析(模态)
contents
目录
• 模态分析简介 • Solidworks频率分析(模态)基础 • 模态分析案例 • 模态分析结果解读 • 模态分析优化建议 • 结论与展望
01
模态分析简介
定义与目的
定义
模态分析是动力学分析的一种，通过 研究结构的振动特性，如固有频率、 阻尼和模态形状等，来了解结构的动 态行为。
案例二：复杂模型的模态分析
总结词
复杂模型，贴近实际，适用于进阶学习
详细描述
对于复杂的模型，如机械零件、装配体等，进行模态分析可以帮助深入了解实际工程中结构的振动特 性。通过复杂模型的模态分析，可以更准确地预测结构在实际工作条件下的动态性能，为优化设计提 供依据。
案例三：实际工程应用的模态分析
总结词
实际工程，实践应用，具有指导意义
详细描述
将模态分析应用于实际工程中，如桥梁、建筑、航空航天等，可以评估结构的稳定性、振动舒适度等问题。通过 实际工程应用的模态分析，可以为结构的优化设计、振动控制和安全性评估提供重要参考。
04
模态分析结果解读
固有频率和振型
固有频率
固有频率是系统在没有外部激励作用下 的自然振动频率。通过SolidWorks频率 分析，可以获得系统的固有频率，了解 系统的振动特性。
74-基于HyperMesh的车身模态分析[1]
![74-基于HyperMesh的车身模态分析[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/759f5b8da0116c175f0e4843.png)
基于HyperMesh 的车身模态分析王得刚 赵春雨 闻邦椿(东北大学机械工程与自动化学院 辽宁沈阳 110004)摘要摘要：：应用先进的有限元前后处理软件HyperMesh，采用全新的建模方法，对车身结构进行有限元建模，用MSC.Nastran 软件对模型求解，然后用HyperMesh 对计算结果进行后处理分析。
通过对车身的结构进行有限元模态分析，得到在低频范围内与试验结果基本一致的模态频率和振型，有利于控制车身的固有特性，从而可以对车身设计方案进行全面的评价和改进。
关键词关键词：：HyperMesh；车身；模态分析Modal Analysis of Car-body on the Basis of HyperMeshAbstract ：Adopted a new modeling method, the finite element modal of car-body is established by HyperMesh, which is an advanced preprocess and postprocess software to finite element. The modal is calculated by MSC.Nastran software. Calculated result is post-progressed by HyperMesh. The modal frequency and mode shape can be gained through the modal analysis of the car-body. The result using FEM is consistent with test result in low frequencies, so it can help controlling the inherent performance of the car-body. Consequently, the result can be used in estimating and improving the design project of the car-body.Key words ：HyperMesh ；car-body ；modal analysis1 1 前前言对于实际结构进行模态分析，可从固有频率和振型中得到其发生共振的频率信息和振动形态信息，这对合理地设计车身结构，使其具有良好的动态性能指标，以及解决结构上出现的动态性能缺陷问题具有重要的指导意义。
基于HyperWorks的除雪车车架有限元分析及优化
基于HyperWorks的除雪车车架有限元分析及优化毛敬竞，邓耀，龚运息*(广西科技大学，广西柳州市，545000)摘要：车架是除雪车重要的零部件，通过UG软件建立车架的三维模型，并导入到HYPERMESH软件中进行有限元分析，得出了车架在弯曲和扭转工况下的应力及位移分布情况。
结果显示车架满足弯曲工况下的使用要求，但是在扭转工况下分析的最大应力值765.9MPa大于材料的屈服强度。
本文对车架结构重新设计，优化后的车架在扭转工况下最大应力值降为546.3MPa 小于材料的屈服强度700MPa，满足在此工况下的安全使用要求，这对车架研究人员有着重要的意义。
关键字：车架；有限元；结构优化Finite element analysis and optimization of snowmobile frame based onHyperWorksMAO Jing-jing, DENG Yao, GONG Yun-xi *(College of Mechanical Engineering Guangxi University of Science and Technology , Liuzhou Guangxi, 545006, ) Abstract：The frame is an important part of the snowplow. The three-dimensional model of the frame is established by UG software and imported into HyperMesh software for finite element analysis. The stress and displacement distribution of the frame under bending and torsion conditions are obtained. The results show that the frame meets the use requirements under bending condition, but the maximum stress value of 765.9MPa analyzed under torsion condition is greater than the yield strength of the material. In this paper, the frame structure is redesigned, and the maximum stress value of the optimized frame under torsion condition is 546.3MPa less than the yield strength of the material 700MPa, which meets the requirements of safe use under this condition. This is the reason for the frame researchers It is of great significance.Keyword: Frame; Finite element; Structural optimization0 引言最近几年冬天，各地降雪量增加，给机场道路和人民出行带来了极大的困难,特别是对机场道路来说，往往一场降雪将会导致飞机延误起飞，甚至更严重会使得机场关闭。
ATC报告_基于Hypermesh二次开发实现汽车结构分析自动化_长安汽车_王朋波
安装孔中心建立局部坐标系
将局部坐标系赋给孔中心节点
新建一load collector并在 孔中载荷约束
为loadstep设置结果输出选项
关于常规分析项的自动化
• 示例2-安装点刚度分析自动化工具
中加标记示警。
命名中加标记示警。
关于建模效率提升
工具1工作步骤
各comp以零件号命名 启动工具程序 根据提示选定CSV格式的BOM表文 件 根据提示输入BOM表材料和厚度 的列号 根据提示选择需要操作的多个co mp 程序根据零件号搜索bom表，确 定相应的行，再根据厚度列号和 列号读取相应数据。 程序对comp重新命名，在命名中 体现厚度和材料信息
费时较长
•通常需要2~3次试算。 •每项分析需要4h~20h。
关于常规分析项的自动化
• 示例1-抗凹分析自动化工具
抗凹性分析自动化工具开发思路
确定选择考察 点的有效方案
采用单点加力方案，选
参数设置模板化
总结多个项目的经验，确 定一套通用性好的Abaqus分 析参数，对于大多数情况均能 保证计算收敛性和精度。
• 检查connector 是否与几何点匹 配，清理重复的 焊点
• 一键显示组件多 项信息。 • 自动统一组件ID 、属性ID和零件 号。 • 清理分析设置仅 保留基本模型信 息。
关于建模效率提升
• 示例1-Batchmesh工具
直接用Batchmesher模块进行网格自动划分，用户需进行以下操作
计算精度
参数设置难以统一，不同的参 数对结果影响较大，且经常不 收敛。
通常需要2~3次试算，需花费 工时2h~10h 。
基于HyperWorks的车架惯性释放分析
构强度计 算 中的应用 Ｉ ｃｌ ＿ 见２ （ 】 ｃ １ ６年 ＭＳ Ｃ
Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ中 国用 户 论 文பைடு நூலகம்集 北 京 ：２ Ｉ １ ０ ６
关 系 的刚 性单 元 （ ＲＢＥ２）模拟 钢板 弹 簧前
图４ 惯性释放工况下车架横梁应力云图
ｃ…
ｌ Ｉ ） 一１ １
一
机 械 设 计 与 制 造 ，２ ｆ ） ０ ５ ，４ ， 一 一
一 一
２ 许 先锋 ，刘立萍
ｆ ∞ ■
惯 性 释 放 方 法 在 汽 车 结
…
ｆ
…
力作用 下节点在６ 个方向上 的加速度 ，将加速
３ ． ２ 建立车 架的有 限元模 型
度转 化成惯 性 力反 向施 加在 每个 节点上 ，从
而创建一个平衡 的力系 。
搭 建车 架有 限元分 析模 型是进 行分 析 的 关键 。网格质量 的好 坏直接 关系 到分析 结果 的准 确性 。实 际的分析 模型 比较复 杂 ，前期
摘
要 ：建立某轻卡车 架的有 限元模 型 ，计 算车架在惯性释放工况下的强度 ，为车架的优化设计和改进 结构设计提供 了参考依据 。
关 键 词 ：车 架 ；惯 性 释 放 ；Ｈｙ ｐ ｅ ｒ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ
１ 引言
汽 车车 架是 汽车 各大总 成 的载体 ，是 重 要 的受力 部件 。汽 车行驶 中 ，车架 受到 的载 荷 工况 比较复 杂 ，分析 时不能 进行 合理 的约 束 。对车 架采 用惯 性释放 的 分析方 法 ，去 除 约束 点 的反作 用力 对车架 的影 响 ，可 以为结
纵 梁连接 。
车架 在 网格前 处理先 进行 结构 简化 ，建
基于HyperWorks的副车架强度及模态分析
基于HyperWorks的副车架强度及模态分析宛银生;周伟;姜再友;袁世林;周磊【摘要】为了提高某车型副车架性能和缩短开发周期,利用三维设计软件CATIA建立副车架3D几何模型,基于有限元和模态分析的基本理论,利用HyperWorks软件建立副车架有限元模型,分析了副车架的静强度和前6阶固有频率及振型,分析结果满足设计要求,为副车架的可靠性及优化设计提供了理论支撑,同时也为副车架的动态响应提供了重要的模态参数.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】3页(P16-18)【关键词】副车架;强度;模态;频率【作者】宛银生;周伟;姜再友;袁世林;周磊【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司;安徽江淮汽车集团股份有限公司;安徽江淮汽车集团股份有限公司;安徽江淮汽车集团股份有限公司;安徽江淮汽车集团股份有限公司【正文语种】中文副车架是汽车底盘系统的重要部件，汽车上绝大多数部件和总成是通过副车架来固定其位置以保证汽车的正常行驶，并将路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力、侧向力以及它们引起的力矩传递到车身上。
副车架在一定程度上使车辆具有良好的乘坐舒适性和稳定性，因此其可靠性强度直接关系到整车的安全性[1]。
与国外的研究分析成果相比，我国的副车架设计尚处于起步阶段,国内主机厂对副车架一般进行逆向研发，自主设计。
文章主要在满足整车安全性和舒适性的基础上进行了副车架的强度和模态分析。
达到了满足整车性能的要求。
1 副车架的功能及数模设计1.1 副车架的功能副车架功能主要有两方面：1）底盘的连接刚度在副车架的作用下得到提高；2）副车架能够降低路面振动给整车带来的影响，提高乘坐的舒适性[2]。
所以副车架设计应满足汽车具有良好的行驶平顺性、减振性及操纵稳定性，汽车制动和加速时减少车身纵倾的可能性，能可靠地传递车身与车轮间的一切力和力矩，零部件质量轻并有足够的强度和寿命的要求。
1.2 数模设计为了使某车型副车架具有更好的功能性、可靠性及良好的工艺性，对该轿车副车架进行设计初期分析。
基于HyperWorks_的某轻量化中置轴轿运车车架强度仿真分析
基于 HyperWorks 的某轻量化中置轴 轿运车车架强度仿真分析
陈德发 罗庆元
The Strength Analysis of One Lightweight Truck Frmae base on HyperWorks
Abstract: This paper is ahout the strength analyse method of one lightweight truck frmae base on HyperWorks. Analyse four conditions about static bending, emergency braking, emergency steering and torsion to confirm the rationality of lightweight design of frame structure and provide the method for optimizing frame structure. Key words: middle axle truct；frame；strength analysis；lightweight
590L
295
500
590
≥ 20%
从表 1、表 2 可知，车架在静态弯曲、紧急转向、
750L
375
700
紧急制动和扭转工况下，车架纵梁、横梁和连接板的
750
≥ 12%
强度满足要求，安全系数大于 2，证明本文研究的轻量 化中置轴轿运车车架满足整车的强度性能要求。
( 注 ：本文作者单位，广州汽车集团股份有限公司汽车工程 研究院。)
2 中置轴轿运车车架强度分析
基于Hyperworks的半挂车车架结构分析与改进
基于Hyperworks的半挂车车架结构分析与改进摘要：本文借助Hyperworks软件对一款半挂车车架结构进行了有限元分析，找出了车架的弱点并提出了改进设计方案。
通过模拟不同载荷情况下车架的应力、应变等物理特性，找出了构成车架的不同部件的材料疲劳极限。
然后针对这些不足之处，提出了优化设计方案，包括调整材料使用、增加支撑支架和加强焊缝等，进一步增强了车架的稳定性和耐久性。
关键词：Hyperworks；半挂车车架；有限元分析；改进设计；稳定性；耐久性正文：1.引言半挂车作为重型运输车辆的一种，通常用于货物运输等大容量、远距离的物流任务。
但随着工业发展和城市化进程的加速，货物运输对车辆的要求也越来越高，特别是对半挂车车架的耐久性和稳定性要求更高。
因此，对半挂车车架的结构分析和改进设计显得尤为重要。
Hyperworks是一款专业的有限元分析工具，能够模拟车架在不同条件下的物理行为和力学特性，找出其中的不足之处，并提出有效的改进方案。
本文利用Hyperworks对一款半挂车车架进行了分析，找出了车架的弱点并提出了改进设计方案。
2.分析方法2.1 结构建模本文选用一款常见的半挂车车架进行分析。
首先，借助Hyperworks中的CAD软件将车架模型导入，并建立三维有限元分析模型。
然后，根据车架的材料参数和重量等信息，进行网格剖分、单元分析和装配等。
2.2 物理行为模拟本文通过Hyperworks中的静力学、动力学和疲劳分析等工具对车架进行了物理行为模拟。
具体来说，分别对不同载荷、速度、路况等情况下的车架应力、应变、位移等物理行为进行了模拟，找出了车架的不足之处。
3.分析结果3.1 应力和应变分析通过车架的有限元分析，可以得到各部件的应力和应变分布情况。
具体来说，车架的各部件在不同载荷下所承受的应力大小、应变的程度等都可以被可视化地展示出来。
通过这些数据，可以找出构成车架的不同部件的材料疲劳极限。
3.2 弱点分析根据应力和应变分析结果，可以找出车架的弱点。
基于Hyperworks的半挂车车架结构分析与改进
基于Hyperworks的半挂车车架结构分析与改进【摘要】本文利用Hyperworks软件对半挂车的车架结构进行分析并进行改进。
首先，对车架结构进行初始分析，并确定了其最薄弱处。
接着，进行了有限元分析，发现车架受力不均衡，造成了应力集中。
然后，采用改进方法对车架进行优化设计，经过模拟分析，设计出更加稳定，良好的强度和刚度的车架结构。
最后，进行了振动测试和实际道路试验，证明了新设计的车架在运行中具有更好的性能和安全性。
【关键词】半挂车，车架结构，有限元分析，改进设计，振动测试，道路试验【正文】一、引言随着物流业的蓬勃发展，货运半挂车的重要性日益突出，其安全性和稳定性对运输行业有着至关重要的作用。
现有的半挂车车架结构设计虽然稳定，但还是存在一些问题，如在一些条件下，其刚度和强度不足，易出现应力集中，振动等问题。
因此，本文通过使用有限元分析技术和结构优化设计方法来改进现有的半挂车车架结构，以提高其稳定性和安全性。
二、分析和评估初始结构首先，对半挂车车架结构进行了初步的分析和评估，确定了其最薄弱的部位，并进行了应力和应变的有限元分析。
结果表明，该车架受力不均衡，导致应力集中，车架的刚度和强度存在风险。
三、车架结构的改进设计基于有限元分析结果，本文对半挂车车架结构进行了改进设计。
首先采用了管材替换了原来的钢材，然后优化了梁柱的布局和加强问题点的建议。
最终，通过仿真分析和实际试验，得出了新的车架结构，经测试证明可以有效减少应力的集中和提高承载能力。
四、模拟分析、振动和道路试验新的车架结构设计与现有的结构进行了比较，通过模拟分析证明新设计的车架结构在重荷和不同路况的情况下都更加稳定。
然后，进行了振动测试试验，证明新设计的车架在振动和噪音方面都有较大的改善。
接着，进行了实际的道路试验，新设计的车架结构表现出更高的安全性和稳定性。
五、结论本文对半挂车车架结构进行了分析和评估，发现了其存在的问题，然后通过有限元分析和车架结构优化设计，设计出了新的车架结构。
陈华_基于Hyperworks的某轿车副车架模态分析及优化_陈华
T
M ， K K ， X s q s 。而 M 与
K 均为对角矩阵，该方程为解耦方程。即通过模态坐标变换，将系统自然坐标系下的多
自由度耦合方程转化为模态坐标系下多个单自由度的方程， 减少计算量， 求出模态频率等模 态参数。
关键词：副车架，共振，模态
0 概述
汽车底盘性能主要是舒适性和操控性两大主题， 而副车架又是影响这两大性能的重要因 素之一。副车架通过接附点与车身连接，并通过安装在其上的悬置支架与发动机连接，所以 副车架主要作用是阻隔路面及发动机产生的振动，避免其直接进入车厢。 由于大多数轿车前后悬置支架都是安装在副车架上， 所以副车架模态直接决定着前后悬 置支架模态。 为了避免副车架与悬置支架在发动机激励下与发动机产生共振， 副车架与悬置 支架第一阶模态频率需高于发动机产生的 2 谐次惯性激励频率。 以 4 缸发动机为例， 运动部 件产生的惯性激励频率为：
2.2 材料属性及约束
计算中使用的材料属性如下： 弹性模量：2.1E+05Mpa 材料密度：7.9E+03Kg/m3 泊松比：0.28 约束副车架与车身接附点 123 自由度。
2.3 模态分析
在 HyperMesh 中定义卡片，其中求解卡片采用 S0L103，导出 bdf 文件。计算模态，得 到结果 OP2 文件。在 HyperView 中查看模态阵型图，其中副车架一阶模态频率为 157.4Hz， 其也为悬置支架一阶模态频率，低于目标值 200Hz。当发动机 2 谐次激励频率达到 157Hz 左 右时，会引起副车架、悬置支架与发动机发生共振。共振能量很大，传递至车厢内，使驾驶
-4-
Altair 2012 Hyperworks 技术大会论文集
基于HyperWorks_的巴哈赛车车架仿真与优化研究
第34卷第3期2023年9月广西科技大学学报JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol.34No.3Sept.2023收稿日期：2022-09-16基金项目：广西创新驱动发展专项项目（桂科AA22068055）；柳州市科技攻关项目（2021AAA0115）；广西高等教育本科教学改革工程项目（2023JGA220）资助第一作者：叶燕帅，硕士，讲师，研究方向：汽车设计和内燃机工作过程，E-mail ：****************基于HyperWorks 的巴哈赛车车架仿真与优化研究叶燕帅1，傅爱军1，陈钊炎1，李嘉园2，陈子军1（1.广西科技大学机械与汽车工程学院，广西柳州545616；2.柳州五菱汽车工业有限公司，广西柳州545007）摘要：为在保证车架可靠性能的同时达到轻量化的目标，根据中国汽车工程学会大学生巴哈大赛赛车的运行工况，分析赛车对车架的工作要求，利用HyperWorks 软件，对车架进行静力学有限元分析。
根据有限元分析结果，基于轻量化目标，对车架的结构和尺寸进行优化，并对优化后的车架进行仿真分析和实验测试。
实验结果表明：实验测试的各个工况的最大应变及模态频率与仿真结果基本相符；基于轻量化目标进行结构优化后，车架的总体质量降低16.36%；优化后的车架在各个工况下的工作性能是可靠的；车架的固有频率避开了外界的激励源频率。
关键词：巴哈车车架；有限元仿真；轻量化设计；模态分析中图分类号：U469.696DOI ：10.16375/45-1395/t.2023.03.0030引言为提高我国的汽车设计人才培养质量，中国汽车工程学会于2015年开始举办巴哈大赛（Baja SAEChina ，BSC ）[1]。
赛事面向本科生及职业院校学生，主要是对基于全地形越野车的设计、制造及其动态性能和耐久性能开展竞赛。
对于赛车而言，车架是汽车的基本结构，是赛车部件安装的基础平台，承受车内外的各种载荷作用力[2-4]。
基于HYPERWORKS的某客车车架有限元分析
【 ｂｔ ｃ】Ｆａ ｅｉ ｏｅｏ ｕ ｍ ｂｅＳｍ ｓ ｉｐ ｒ ｎ ｂｓ ｏ ｐ ｎｎ，ｈｃ ｅｄ ｓｆ ｉ ｔ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｓ ｎ ｆａｔ ｏｉ ’ ｏｔ ｍ ｏ ａｔ ａｉ ｃｍ ｏｅｔ ｉ ｎｅｓ ｕ ｃ ｎ ｒ ｍ ｏ ｌ ｔ ｃ ｗ ｈ ｆ ｅ ｉ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
况； 满载扭转工况为垂直载荷和侧 向载荷的组合工况 ； 紧急制动工
况为垂直载荷和纵向载荷共同作用的组合工况 ； 紧急转弯工况为垂 直载荷 、 纵向载荷和侧向载荷共同作用的组合工况。 其中， 弯曲载荷主要是 由车身 、 车载设备 、 乘客和货物等的质
弯曲工况下汽车 四轮均着地 ； 扭转载荷产生 效， 就需要对 产品设计进行修改 ， 至重新设计 ， 甚 如此反复 ， 直到 量在重力作用下产生 ， 于路面不平度对车身造成的非对称支承， 作为对比计算 ， 可以用静 产品在实物实验中满足全部要求为止。 随着计算机软硬件技术的 即—个前轮悬空的极限状态或一轮骑障的情况 发展 ，ＡＥ技术的 日益成熟 ， Ｃ 各种数值仿真方法 ， 如有 限元 、 多体 态最大可能的扭矩 ， 侧向载荷主要是 由汽车转向时的离心力作用而产生的 ； 向 纵 动力学 、 计算流体力学等技术 ， 品设计 中得到大量 的应用。 在产 产 模拟 ； 制动时的惯 『力的作用而产生的。 生 品在完成初步设计后 ，可以基于 Ｃ Ｄ模型进行产 品性能的虚拟 载荷则是由于汽车在加速 、 Ａ 实验 ， 初步检验其工作应力 、 运动过程 、 产品寿命等 。如果产品不 能满足要求 ，可 以立即返回给设计人员进行修改或重新设计 ， 从
频响分析操作步骤
频谱分析操作步骤——以列车底架为例zs201707281、将文件在Hypermesh中打开：选中文件，导入即可。
2、进入频率响应分析小模块：tool-Freq Res Process-general frequence response，进入如下界面：出现红框中所示内容。
3、选择求解方法：本次选择Diret Frequency Response ，点击Apply 即可；4、定义分析步：1、输入分析步名称，点击Add ；2、出现红框2所示；3、点击Apply ；1 235、设置激励频率范围：1、设置频率激励范围20-30hz,步长0.5Hz ，点击Update ； 2、选择定义的分析步； 3、点击Apply6、定义激励输入点：1、选择以加速度方式施加，选择施加节点，点击Add ； 2、选择Z 方向施加； 3点击Apply ；123 1237、定义激励强度:1、选中激励点； 2、点击该按钮进入3小界面； 3、设置好激励幅值保存即可。
Update-apply ；8、定义响应点:1、选择输出加速度，选择节点； 2、选择定义好的分析步； 3、Apply ；12339、选择No—apply10、设置模型阻尼11、设置边界条件spc：1、选择建立的分析步；2、creat Spc，建立边界条件12、建立MPC：选择已经建立的分析步-apply；13、设置输出文件：如红框所示-Apply即可；14、提交计算机分析即可：Analysis-optistruct分析即可；15、计算完成之后，打开Hypergrath，将计算生成的H3d文件打开，横坐标是频率，纵坐标是加速度幅值，选择Z方向绘图----Apply即可；以上！！！！！！。
基于hypermesh的某轻卡车架模态分析
车辆工程技术29车辆技术1 引言 随着物质生活水平的提高，用户不仅对轻型载货汽车的安全性有了更高的要求，还对整车的舒适性有着更高的追求。
车架作为整车重要的承载件，如果其固有频率和其他外部激励源的固有频率接近势必会导致共振现象的产生。
共振现象发生时，轻则整车发生抖动影响驾驶人员的舒适性，重则导致车架严重变形开裂，危机车辆和人员安全。
车架模态分析必然成为轻型载货汽车设计过程中的重要关注点，也是提升车辆安全性的有效举措。
目前车架模态分析主要有试验和有限元分析两种手段。
吴钟鸣[1]针对电动车车架运用有限元刚度和模态分析优化了车架截面和车架的体积并对车架完成了轻量化。
吴凯佳[2]利用有限元分析了工程车辆车架的静态特性和固有频率，并基于分析结果优化了车架尺寸，提高了车架的低阶模态频率。
张增年[3]分析了固压设备车架结构的前12阶自由模态确认车架满足设计要求。
基于此，首先通过UG完成车架的三维建模并导出IGS格式零部件，然后利用Batchermesh模块实现零部件的网格自动划分，最后通过Optistrcut模块完成车架的模态分析。
有限元分析结果表明车架的低阶固有频率避开了激励源的重合点满足设计要求，为后期设计分析提供了参考。
2 车架模态仿真分析流程 （1）从UG中完成车架三维建模，删除不必要的小的零部件，保留车架主要零部件参与分析。
车架中各零部件按照图号命名后逐一导出为IGS格式。
（2）将上一步导出的IGS数据导入至Batchmesher，设置Meshtype为10mm,Pre-Geom Load、Pre-Mesh、Post-Mesh为nastran_ mesh，提交即可完成所有零部件自动网格划分。
（3）将划分好网格的hm格式文件导入至HYPERMESH，对不同零部件进行分别命名，然后调整零部件的颜色，便于后期操作时区分。
（4）利用qualityindex对二维单元网格进行检查，利用element optimize等命令进行优化，确保没有红色网格，黄色网格尽量消除，Comp.QI尽可能接近于0即可。
基于hypermesh及nastran的动刚度以及频率响应曲线图文教程
Nastran帮助文档D:\Program Files\nastran2010\md20101\Doc\pdf_nastran1、打开hypermesh选择nastran入口。
2、打开或导入响应模型（只是网格不带实体）。
3、点击material创建材料。
a)Type选择ISOTROPIC（各向同性）b)card image选择MAT1（Defines the material properties for linearisotropic materials.）nastran help文档。
c)点击creat/edit，编辑材料属性输入E（弹性模量）、NU（泊松比）、RHO（密度）。
由于各物理量之间都是相互关联的因此要注意单位的选择（详情见附件一）。
这里选择通用的E=2.07e5，NU=0.3，RHO=7.83e-9。
4、点击properties创建属性。
a)由于是二维模型type选择2D。
Card image选择PSHELL（壳单元）。
Material选择刚才新建的材料。
b)点击creat/edit。
c)定义厚度即T（例如T=3，注意此时单位是mm）。
5、创建material以及properties后要将这些数据赋予模型。
a)点击component。
b)由于不是创建是修改，所以左边点选update然后双击选择相应部件。
c)然后双击选择刚才新建的厚度属性。
d)最后点击update。
6、创建加载情况，点击。
a)加一个单位动态激励。
创建名为excite的激励，点击creat。
b)加载单位激励。
Analysis-constraints 确定加载力的方向。
例如X正方向加载激励，只需要勾选dof1，且值为1。
Load types选择DAREA。
然后在模型上选择一点，最后点击create。
c)创建激励频率范围。
创建名为tabled1，card image为TABLED1,点击creat/edit。
设置TABLED1_NUM=2，x(1)=0,y(1)=1,x(2)=1000,y(2)=1.d)创建rload2目的连接excite和tabled1.card image选择RLOAD2，点击creat/edit。
基于HyperWorks的电动汽车车架有限元分析
ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ． Ｔｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ａ ｋ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ａ ｍｅ ，ｔ ｈ ｅ
第３ ７卷 第 １期 ２ ０ １ ４年 １月
合肥 工 业 大 学 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦ ＥＩ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｖｏ １ ． ３ ７ Ｎｏ ． １
Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ４
Ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ — ５ ０ ６ ０ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ０ ２
ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｆ ｒ ａ ｍｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ；Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ；ｆ ｒ ａ ｍｅ ；ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ；ｍｏ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
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基于HyperWorks的汽车车架频率响应分析
汽车车架是汽车各大总成的载体，是重要的受力部件。
车架在工作时除了要满足强度和刚度的要求外，合理的振动特性也是十分重要的。
本文应用HyperWotks软件分析了某型汽车车架的前6阶固有频率及振型，完成了车架模型的频率响应分析。
结合分析结果，改进了其车架结构，降低了汽车的低频振动。
1 HyperWorks分析流程
HyperWorks有限元分析流程参见图1。
图1 HyperWorks分析流程
在建立某车架有限元模型时需注意以下几个问题：
1)在导入CAD几何模型时．要对几何模型进行必要的几何清理(如去除倒角、工艺孔等)。
这样可减小数据转换时的数据丢失；
2)如果导人的是规模较大的实体薄壁类零件模型，可对模型使用中面抽取功能。
2 车架结构模态分析
车架结构模态分析，尤其是车架结构的低阶弹性模态，它不仅是控制汽车常规振动的关键指标，而且反映了汽车车身的整体剐度性能。
对某车架计算采用自由模态分析方案，将HyperMesh中建立的有限元模型导人OptiStruct进行计算，对比分析了车架结构前6阶自由模态(固有频率值和振型)，并在Hypermesh后处理器中查看结果(表1)。
表1 前6阶固有频率及振型
3 车架频率响应分析与改进
复杂系统受多种振动噪声源的激励，每种激励都可以通过不同的路径，经过衰减，传递到多个响应点。
本文采用HyperWorks软件，对该车架自由边界条件下的模态频率响应进行了分析。
通过对该车架施加频率可变的单位载荷，运用OptiStmct软件在自由边界条件下进行模态频率响应分析。
得出的变形、模态形状和频率相位输出特性如图2-图4所示。
图2 车架频响模型
(1为y方向的频率响应；2为z方向的频率响应；3为x方向的频率响应)
图3 频响点1的频响曲线
(1为x方向的频率响应；2为y方向的频率响应；3为z方向的频率响应)
图4 频响点2的频响曲线
由上述分析可知，响应点在外部激励频率与车架固有频率相同时，响应较大，最大位移分别达到74．4 Im 和135 mm；相位相差1800。
原有车架在低频段振动较强烈的主要原因是由于车架的固有频率与发动机的激励频率(23 Hz)较接近，因此，我们通过改变焊点的位置，使车架的1阶固有频率上升到30 Hz左右，避免了低频共振的发生，降低了汽车的低频振动，从而改善了汽车的乘坐舒适性。
4 结束语
本文对某车架进行有限元模态频率响应分析，得到车架的固有频率和单位激励下的频率响应，并结合分析结果对车架结构进行了优化，提高了汽车的乘坐舒适性。
在新产品设计初期应用本分析方法，既可缩短产品开发周期，也可降低生产成本。
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