轿车车门的模态分析

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轿车车门的模态分析
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' ?1 {8 o9 X! P' U$ X- I* W1 前言
: ~+ J4 T$ k# i# J  B    模态是振动系统特性的一种表征，它构成了各种车身结构复杂振动的最基本的振动形态。为了在汽车使用中避免共振、降低噪声，需要知道结构振动的固有频率及其相应的振型。模态分析的最终目标是为了得到模态参数，为结构系统的动力特性分析、故障诊断和预报以及结构的动力特性的优化设计提供依据。
    汽车在行驶过程中的激励一般分为路面激励、车轮不平衡激励、发动机激励、传动轴激励。路面激励一般由道路条件决定，目前在高速公路和一般城市较好路面上，此激励频率多出现在1-3Hz，一般对低频振动影响较大；因车轮不平衡引起的激励频率一般低于11Hz，随着现在轮辋制造质量及检测水平的提高，此激励分量较小，易于避免；发动机引起的激励频率一般在23Hz以上，此激励分量较大；城市中一般车速控制在50～80Km/h，高速公路上一般车速控制在80～120 Km/h，传动轴的不平衡引起的振动的频率范围在40Hz以上，此激励分量较小。由这些外界激振源会引起车门产生共振，带来噪音，极大的降低了车辆的乘坐舒适性，造成扳件的抖动开裂，零部件的疲劳损坏，车门表面保护层的破坏，削弱车门的抗腐蚀能力等。
    因此，为提高汽车产品的开发设计水平，达到优化设计的目标，需要对汽车车门进行模态分析，通过有限元计算来得到该结构在不同频率下的振型，避免因共振等原因引起的结构破坏。
  D5 m" |( p! F, Y5 y! o) G2 车门有限元模型
2.1 几何特性
    轿车车门一般由门外板、门内板、门窗框、门玻璃导槽、门铰链、门锁以及门窗附件等组成。内门板上有玻璃升降器、门锁附件等。内板由薄钢板冲压而成，其上分布有窝穴、空洞、加强筋，内板内侧焊有内板加强板。为了增强安全性，外板内侧一般通过防撞杆支撑架安装了防撞杆，窗框下装有加强板。内板与外板通过翻边、粘合、滚焊等方式结合。
2.2 有限元模型的建立
    根据车门的几何模型划分网格，建立有限元模型如图1所示。

图1 车门有限元模型

! Y7 z& Y7 T5 Z8 Y; U    （1）由于车门的主体结构以板材为主，所以在分析中主要采用板壳单元pshell来模拟，为了更真实的模拟车门铰链的连接状态，铰链采用三维单元psolid来模拟。
    （2）网格的划分按照白车身网格划分标准执行，每个单元的边长、翘曲度和扭曲度都控制在合理范围内，网格大小为10mm，单元数量为28753，节点数量为28022，其中三角形单元数量为780。
    （3）材料和厚度的定义
    根据车身明细表输入厚度，材料参数，在模态计算中，一般只需要定义材料的杨氏模量，泊松比和密度。
8 @( Y+ N% I% ]  i    （4）车门各部件间通过焊接，刚性连接等方式进行连接，按照实际情况布置焊点位置。
    （5）车门的模态分析包括自由模态和工作模态两种情况。分析自由模态时，不需要对模型进行约束，计算车门在自由状态下的模态。分析工作模态时，根据车门的实际工作状态，分别在铰链和门锁处进行约束，如图2所示。

, v8 w( t/ X  \% r8 L图2 车门工作模态约束示意图

yiranaiyinsitan

支持一下，不错

yiranaiyinsitan

请教一下你这是在哪里搞的？有UG文档和有限元分析数据没？急用

flybro

好东西，谢谢分享！

ioyuxs

不错！值得学习，楼主继续



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