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沈阳航空工业学院毕业设计(外文翻译) 1 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。沈阳航空工业学院毕业设计(外文翻译) 2 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。 建模 平面问题及薄板弯曲车身地板的 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: , , x y xy yz ? ????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: 沈阳航空工业学院毕业设计(外文翻译) 3 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。 单元类型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。 材料定义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。沈阳航空工业学院毕业设计(外文翻译) 4 划分网格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 ,三角形单元占整个单元总数的百分比为 % 。其中为了