轿车白车身模态分析及其优化

摘要

车身是轿车的关键总成，它的构造决定了整车的力学特性。对白车身进行低阶模态分析能对车身结构的整体刚度进行考察，而且可以指导人们对车身结构进行优化分析。本文针对某轿车白车身建立了有限元模型，对该模型进行了低阶模态分析。同时对实际样车进行了模态试验测试，得到了白车身的动态参数，并在试验的基础上验证了有限元模型的可靠性。在分析白车身模型的同时也分析了带玻璃车身模型的低阶模态频率，将其与白车身模态频率进行对比，初步探讨了玻璃对车身刚度的影响。 在考虑到白车身覆盖件板厚对其低阶模态频率的影响时对主要部件的板厚进行了频率灵敏度分析，以确定各部件板厚对白车身低阶频率的影响大小。从而为后面的优化设计中设计变量参数的选取提供理论依据。 在灵敏度分析的基础上，提取对低阶模态频率影响较大的部件进行了优化分析。以板厚为设计变量，在优化设计中可根据不同的优化目的确定不同的目标函数。在了解相关研究的情况下，文中主要考虑车身的轻量化问题和低阶模态频率的提高两方面的优化问题。 该课题研究较为系统的完成了白车身的动态分析，所建立的“模态分析一灵敏度分析一优化分析”过程能应用于其它车型的相关研究，为其它相关研究积累了一定的可借鉴的经验。该课题对车身结构的进一步优化具有一定的参考价值。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1汽车行业结构分析回顾

1.2研究背景

1.3国内外研究现状

1.4研究意义

第二章有限元法基本理论及软件介绍

2.1有限元法发展概述

2.2有限元法的基本理论

2.2.1线弹性体有限元分析

2.2.2弹性问题基本力学方程

2.2.3壳体单元基本理论

2.3有限元分析软件

2.3.1有限元软件发展概述

2.3.2有限元分析流程

2.3.3有限元分析软件简介

2.4本章小结

第三章白车身有限元模态分析

3.1模态分析的基本理论

3.2有限元模型的建立

3.2.1有限元模型建立原则

3.2.2有限元模型焊点处理

3.3 ANSYS中模态分析求解方法

3.4模态分析结果

3.4.1白车身模型的模态分析结果

3.4.2带风窗玻璃模型的模态分析结果

3.5本章小结

第四章白车身试验模型分析

4.1试验目的和设备

4.2模态试验方案的确定及测试系统的建立

4.3试验模型的建立

4.4试验数据采集及结果分析

4.5本章小结

第五章优化分析

5.1灵敏度分析的意义及其在ANSYS中的实现

5.2灵敏度计算模型的建立

5.3优化设计的概念及其在ANSYS中的实现

5.4优化设计模型的建立

5.4.1目标函数

5.4.2约束条件

5.4.3设计变量

5.4.4约束问题极小化方法

5.5灵敏度计算结果分析

5.6优化设计计算结果分析

5.6.1白车身轻量化的优化分析

5.6.2提高低阶模态频率的优化分析

5.7本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献