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某挖掘机驾驶室结构件拓扑优化与振动响应控制

作　者: 张龙
导　师: 陈剑
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: NVH CAE 模态分析声固耦合面板贡献度分析拓扑优化
分类号: TU621
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

汽车NVH (Noise、Vibration、Harshness)特性是汽车五大重要性能指标之一,以振动(Vibration)为研究的基点与核心,在整车的开发设计流程中所占地位举足轻重。课题针对某挖掘机驾驶室,基于有限元、边界元和模态等方面的理论,依托CAE分析软件平台,进行了一系列相关的测试、仿真分析和措施处理。具体的研究工作简述如下：1.在挖掘机驾驶室三维CAD模型基础上,建立了含门窗及座椅的完整结构有限元、驾驶室内声学有限元和边界元模型,为分析提供必要的模型。2测试了驾驶室六个悬置的振动加速度和驾驶员耳旁声压级,运用传递函数逆变换得到驾驶室所受激励力；结合声固耦合模型,分析频率响应特性。在此基础上,通过驾驶室内声场声学响应特性找出峰值声压及其对应的频率(段)；3.针对峰值频率对驾驶员人耳处声压进行面板贡献度分析,找出对场点峰值声压贡献较大的板件,为结构后续优化制定明确的目标。4.以刚度较差、振动剧烈且对场点峰值声压贡献较大的顶棚进行拓扑优化。结果提高了低阶结构模态与板块刚度,同时也降低了场点峰值声压,有效改善了驾驶室振动响应特性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-16
  1.1 课题来源及意义  13
  1.2 课题研究的背景  13-14
  1.3 国内外的研究历史与现状  14-15
  1.4 主要内容  15-16
第二章驾驶室噪声振动控制及分析的理论基础  16-22
  2.1 机械振动理论基础  16-17
  2.2 声学基本理论  17-20
    2.2.1 声学基本概念与物理量度  17
    2.2.2 声学波动方程  17-20
  2.3 驾驶室振动噪声的产生  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章驾驶室CAE仿真分析  22-45
  3.1 引言  22-23
  3.2 驾驶室结构模态分析  23-30
    3.2.1 驾驶室结构有限元模型的建立  23-26
    3.2.2 驾驶室结构模态有限元计算  26-30
  3.3 驾驶室声场模态分析  30-34
    3.3.1 声场分析理论基础  30-31
    3.3.2 驾驶室声场模型的建立  31-32
    3.3.3 驾驶室声场模态有限元计算  32-34
  3.4 测试  34-37
  3.5 驾驶室声—固耦合模态分析  37-41
  3.6 声学传递向量与板块贡献量分析  41-44
  3.7 本章小结  44-45
第四章振动响应控制技术简介  45-53
  4.1 机械振动产生噪声机理  45-47
  4.2 振动响应控制技术及工程应用  47-52
    4.2.1 动力减振技术  47-48
    4.2.2 阻尼减振技术  48-49
    4.2.3 振动主动控制技术  49
    4.2.4 隔振技术  49-50
    4.2.5 隔音与吸声技术  50-52
  4.3 本章小结  52-53
第五章拓扑优化分析与实现  53-62
  5.1 概述  53-56
    5.1.1 结构优化理论基础  53-55
    5.1.2 拓扑优化理论基础  55-56
  5.2 数学模型  56-57
  5.3 顶棚拓扑优化设计及优化结果对比  57-61
    5.3.1 拓扑优化方案的设定和计算分析  57-60
    5.3.2 中层顶板优化结果对比分析  60-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章总结与展望  62-64
  6.1 全文总结  62
  6.2 进一步研究方向  62-64
参考文献  64-67
攻读硕士期间发表的论文  67

某挖掘机驾驶室结构件拓扑优化与振动响应控制

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