车辆工程英文论文翻译.doc

1 前言
    在汽车三大总成之中,汽车车身代表着汽车开发的水平,在汽车开发中占有主体地位。由于在车辆行驶过程中,车身结构会在各种振源的激励下产生振动,若这些振源的激励频率接近了车身整体或局部的固有频率,便会发生共振现象,产生剧烈振动和噪声,甚至造成结构破坏。因此,为了提高汽车的安全性、稳定性和舒适性,就必须对车身结构的固有频率进行分析,并可以通过对其结构的设计来避开各种振源的激励。文中就是采用有限元分析的方法,对某车型的车身地板进行模态分析,分析其固有频率及振型,为实际生产提供参考依据。
2 车身地板有限元模型的建立
车身地板是典型的凹凸槽板结构,而对其的模拟建模有两种方法,一是按凹凸槽的真实形状建模;二是按照文献中提到的方法,即用在凹凸槽处加加强梁的平板结构来模拟,使加强梁的截面参数与实际结构相一致,文中原始模型采用第一种方法。


车身地板的CAD模型是在Catia软件里创建完成的。
车身的大部分零件是薄板冲压件,板材的厚度h远小于其平面尺寸。薄板的变形与载荷的作用方式有关,当载荷平行于中面(平分薄板厚度的平面)且沿厚度方向不变,可认为是平面应力问题;若载荷垂直于中面,则将引起薄板的弯曲变形。
以薄板的中面为x-y平面,垂直于中面的轴为z轴。在平面应力问题中只有平行于x-y平面的三个应力分量:
这三个分量沿厚度h不变,它们只是x和y的函数,与坐标z无关,而其余分量为零。平面应力的物理方程为:
薄板弯曲变形后,中面由平面变成曲面,称为弹性曲面。中面内各点在垂直于中面的方向的位移w称为挠度。当w远小于厚度t时,即满足时,可以认为中面无线应变也无角应变,此时称为薄板弯曲的小挠度问题。若挠度w接近厚度t的量级,就不能再认为弹性曲面内纤维的长度不变,问题将变为非线性的,这种情况称为薄板弯曲的大挠度问题。工程中的大部分问题是将薄板的弯曲视为小挠度问题,这样可使问题大大简化。薄板弯曲小挠度问题的应力与变形间的物理方程可表示为:
   
综上所述,由于车身地板是个结构较复杂的薄板冲压件,在受到载荷的作用的时候,其既存在平面应力问题,又有薄板弯曲问题。所以在实际的工程分析中,均要考虑到这两个方面的作用。

在建立车身零件有限元模型时,考虑到这些薄板冲压件既能抵抗平行于其平面方向的拉压力,又能抵抗弯曲和扭转的载荷,应选用符合这两种特性的单元类型。而板壳单元具有一定的厚度,能够充分描述这些特征,所以采用板壳单元来建模。

车身地板的材料通常采用薄板钢材,其弹性模量E= Mpa,泊松比取μ=,则密度ρ= kg/m3。在采用板壳单元来建模时,取其薄板厚度t=1 mm。

左侧地板模型的网格划分采用有限元软件HyperWorks中的HyperMesh模块来划分,其中节点个数为7730,四边形单元个数为7306,三角形单元个数为370,%。其中为了满足工程的技术要求,需要严格控制其单元尺寸及翘曲度以及四边形和三角形单元的内角的角度范围,图1为左侧地板的网格模型。
   
   
3 计算结果与分析
模态分析
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨