学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

白车身结构模态分析及模态参数的优化设计

作　者: 孟祥禹
导　师: 张天侠
学　校: 东北大学
专　业: 车辆工程
关键词: 白车身有限元模态分析灵敏度分析优化设计频率响应分析
分类号: U463.82
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 154次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着汽车产业的迅猛发展,CAE等计算机仿真分析技术在汽车设计领域得到了广泛应用,显著提高了汽车设计水平和效率。应用有限元方法,结合灵敏度分析和优化设计方法来分析和优化汽车结构,进而改善汽车的动静态性能,对于提高我国汽车设计水平和自主创新能力具有非常重要的意义。本文以某款SUV白车身做为研究对象,首先建立了白车身有限元模型。然后通过对有限元模型的分析计算,获得了车身低阶固有频率和振型,并总结了相关的评价指标和评价方法。通过该款车的模态特性等动静态性能参数的综合分析,找出了车身结构在动态激励时的薄弱环节和影响车身模态的主要因素,按照动态的要求提出了改进的设计建议方案。遵循方案,对模型进行了灵敏度分析,将其作为进行结构设计和优化的有效方法。在考虑到白车身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计算。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。以多个目标板厚为设计变量,以一阶扭转频率为目标函数,以轻量化为约束条件方程对有限元模型进行了优化。随后对优化后的车身结构振动特性进行了评价,结果满足实际需要。最后进行车身频率响应分析,在应变能满足条件的基础上对其进行优化,求得满足振动特性的最优解,一方面检验结构修改的有效性,另一方面改善舒适性。本课题较为系统的完成了白车身的动态分析,所建立的“模态分析-灵敏度分析-优化设计”过程可以推广应用于其它车型的相关研究,为车身轻量化、汽车动态性能指标的提高积累了可借鉴的经验。本课题对车身结构的进一步优化提供了重要的参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外车身优化设计  12-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 模态分析的应用现状  14-15
  1.4 课题研究意义及内容  15-17
    1.4.1 课题研究意义  15
    1.4.2 研究内容  15-17
第2章白车身有限元法建模  17-35
  2.1 有限元方法原理  17-18
  2.2 有限元分析软件  18-21
    2.2.1 HyperMesh概述  18-20
    2.2.2 Nastran简介  20-21
    2.2.3 HyperView概述  21
  2.3 几何模型的清理  21-26
    2.3.1 CAD模型导入与修复  21-22
    2.3.2 创建中面  22-23
    2.3.3 几何模型的简化  23-24
    2.3.4 几何模型的拓扑修复  24-26
  2.4 分网及质量评价  26-32
    2.4.1 选择材料参数  26
    2.4.2 单元类型选择  26-27
    2.4.3 确定单元尺寸  27-30
    2.4.4 简化焊点处理  30-32
    2.4.5 质量评价  32
  2.5 分析模型的建立  32-34
  2.6 本章小结  34-35
第3章白车身数值模态分析  35-47
  3.1 引言  35
  3.2 数值模态分析  35-40
    3.2.1 模态分析的意义  36
    3.2.2 模态分析的基本原理  36-38
    3.2.3 模态分析的边界确定  38-39
    3.2.4 模态分析的评价原则  39-40
  3.3 模态参数求解  40-44
  3.4 模态结果分析  44-46
    3.4.1 评价法分析概述  44-45
    3.4.2 结果分析评价  45-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章模态参数灵敏度分析及优化设计  47-65
  4.1 引言  47
  4.2 灵敏度分析的理论基础  47-53
    4.2.1 灵敏度分析定义  47-48
    4.2.2 节点位移对设计变量的灵敏度  48
    4.2.3 固有频率对设计变量的灵敏度  48-49
    4.2.4 固有频率对壳单元厚度参数的灵敏度  49-53
    4.2.5 车身质量对壳单元厚度参数的灵敏度  53
  4.3 灵敏度计算结果及分析  53-56
    4.3.1 灵敏度分析的Optistruct实现  53-54
    4.3.2 模态频率对单元板厚参数的灵敏度  54-56
  4.4 基于灵敏度参数的尺寸优化  56-64
    4.4.1 定义设计变量  56-58
    4.4.2 定义约束函数和目标函数  58
    4.4.3 优化结果分析  58-64
  4.5 本章小结  64-65
第5章频率响应分析及优化设计  65-81
  5.1 引言  65
  5.2 频率响应分析  65-72
    5.2.1 频率响应理论基础  65-68
    5.2.2 模型的载荷和边限  68-70
    5.2.3 频率响应结果分析  70-72
  5.3 优化设计  72-77
    5.3.1 优化设计方法概述  72-73
    5.3.2 Optistruct软件简介  73-75
    5.3.3 目标函数  75
    5.3.4 约束条件  75-76
    5.3.5 设计变量  76
    5.3.6 约束问题极小化方法  76-77
  5.4 频率响应的优化设计  77-80
    5.4.1 优化设置  77-78
    5.4.2 优化结果论证  78-80
  5.5 本章小结  80-81
第6章结论与展望  81-83
  6.1 结论  81
  6.2 展望  81-83
参考文献  83-87
致谢  87

白车身结构模态分析及模态参数的优化设计

内容摘要

全文目录

相似论文