模態(tài)綜合法在車(chē)身NVH性能優(yōu)化中的應(yīng)用.pdf

1、模態(tài)綜合法在車(chē)身NVH性能優(yōu)化中的應(yīng)用重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：章竟成指導(dǎo)教師：羅虹副教授專(zhuān)業(yè)：車(chē)輛工程學(xué)科門(mén)類(lèi)：工學(xué)重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二〇一三年六月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要白車(chē)身等有限元模型規(guī)模龐大，其動(dòng)態(tài)特性分析與優(yōu)化十分耗時(shí)，探索高效率的復(fù)雜結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性分析與優(yōu)化方法具有實(shí)際意義。本文基于NASTRAN軟件平臺(tái)中的DMAP編程語(yǔ)言，對(duì)傳統(tǒng)的固定界面模態(tài)綜合法進(jìn)一步改進(jìn)，并在以下幾個(gè)方面展開(kāi)研究：以簡(jiǎn)單的

2、樣車(chē)模型為例，探索滿足工程分析精度要求的模態(tài)截?cái)鄻?biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)比不同主模態(tài)、界面模態(tài)頻率截?cái)啾稊?shù)下的樣車(chē)固有頻率和響應(yīng)曲線，得到采用2倍于分析頻段上限的子結(jié)構(gòu)主模態(tài)及界面模態(tài)可達(dá)到計(jì)算精度要求的結(jié)論。為了提高結(jié)構(gòu)中頻段窄頻帶內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)分析效率，對(duì)子結(jié)構(gòu)的振動(dòng)微分方程做移頻技術(shù)處理，在實(shí)現(xiàn)子結(jié)構(gòu)低階主模態(tài)截?cái)嗟耐瑫r(shí)保證了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程解耦。采用改進(jìn)后的算法計(jì)算樣車(chē)模型450Hz~550Hz內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)，相比改進(jìn)前計(jì)算時(shí)間減少了42%。研究

3、模態(tài)綜合法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中動(dòng)力重分析過(guò)程的計(jì)算效率改進(jìn)措施。將子結(jié)構(gòu)區(qū)分為與設(shè)計(jì)變量相關(guān)、無(wú)關(guān)的兩類(lèi)子結(jié)構(gòu)。對(duì)于相關(guān)子結(jié)構(gòu)，引入?yún)?shù)化降階方法，采用一階泰勒級(jí)數(shù)近似計(jì)算更新后的子結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量矩陣，并根據(jù)界面模態(tài)的局部變形特性構(gòu)建子結(jié)構(gòu)界面自由度的近似固定基向量；對(duì)于無(wú)關(guān)子結(jié)構(gòu)，保留第一次模態(tài)坐標(biāo)變換后的結(jié)果，在后續(xù)重分析中直接導(dǎo)入。采用改進(jìn)后的子結(jié)構(gòu)動(dòng)力重分析法分析白車(chē)身振動(dòng)響應(yīng)，相比改進(jìn)前計(jì)算減少了71.1%?；贗SIGHT軟件平

4、臺(tái)，采用基于響應(yīng)面的自適應(yīng)模擬退火優(yōu)化算法，在NASTRAN中采用子結(jié)構(gòu)動(dòng)力重分析方法完成有限元計(jì)算，對(duì)白車(chē)身低頻振動(dòng)特性進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)目標(biāo)點(diǎn)加速度響應(yīng)下降了4.3dB，另外3個(gè)約束點(diǎn)分別下降1.0dB、1.6dB、0.9dB，減振效果明顯。保持優(yōu)化模型不變，改用傳統(tǒng)模態(tài)綜合法完成NASTRAN中的有限元計(jì)算，對(duì)比兩次優(yōu)化結(jié)果發(fā)現(xiàn)，子結(jié)構(gòu)動(dòng)力重分析方法與傳統(tǒng)模態(tài)綜合法優(yōu)化結(jié)果接近，但計(jì)算時(shí)間節(jié)省了42.2%，具有更高的計(jì)算效率。