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车架的自由模态动态特性有限元分析

2024-09-24 19:02阅读：

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编辑：杭州那泰有限元分析公司 www.nataid.com
车架的自由模态动态特性有限元分析
杭州那泰有限元分析公司在分析动态特性时，需要计算高阶模态，由于高阶振型较为复杂，所以应选择较多的网格。此外，选择网格数量时还应考虑质量知阵的形式，一致质量知阵的计算精度高于集中质量知阵，所以在采用一致质量知阵计算时可以划分较少的网格，而采用集中质量知阵时则应选择较多的网格。
模态分析结果
有限元分析对车架进行的自由模态分析，分析结果的前10阶模态振型如图所示。从图中可以看出，第一阶模态是19.61Hz，主要是扭转振型，车架两端振
幅比较大，最大变形量为4.459mm：第二阶模态为27.35Hz，主要是弯曲振型，最大变形量在车架的两端和中部，最大变形量为3.161mm：第三阶模态为45.88Hz，主要是二阶扭转振型：第四、五阶振型是扭转和平面弯曲振型：第七阶振型主要是扭转振型：第八阶振型主要是三阶弯曲振型：第九、十阶振型主要是局部弯曲振型。图中的模态属于高阶模态。整个模态分析的频率及振型特征如表所示。
通常汽车在行驶的时候，车架受到的外部激振源的因素可概括为两类：一是汽车行驶时路面不平度对车轮作用的随机激振，引起车轮的不平衡，频率范围一般较窄：二是发动机运转时，工作冲程燃烧爆发压力和活塞往复惯性力引起的简谐激振，其特点是频率范围很宽。如果这些激励力的激振频率与车架的某一固有频率相吻合时，就会产生共振并导致在车架上某些部位产生数值很大的共振动载荷，造成车架被损坏的危险口。
在车辆行驶时存在某一车速使半挂车车架产生共振，对车辆的安全行驶造成威胁，应适当调整车速避免产生共振。由于文中所分析的牵引汽车用发动机是直列四缸四冲程水冷柴油机，发动机的怠速激振频率取决于发动机的怠速转速及气缸数。
因此对于该发动机，通常怠速转速，所以怠速激励频率为20Hz接近车架的一阶固有频率，所以实际应用时可适当提高发动机怠速以避开半挂车车架固有频率。
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