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      泡沫鋁車架填充前、后動態(tài)特性的有限元分析二

      日期:22-09-27     時間:05:17 來源: 益榮金屬

      泡沫鋁車架填充前、后動態(tài)特性的有限元分析二


      車架填充前、后動態(tài)特性的有限元分析

      車架模態(tài)分析的理論依據(jù)

      應用有限元軟件對車架的結構模態(tài)分析時的步驟主要包括:

      (1)根據(jù)D'Alembert原理建造動力學方程:

      [M}{δ"}+[N]{δ′}+[K]{δ}={F}

      式中:

      [M]--結構總質量矩陣

      [N]--結構阻尼矩陣

      [K]---結構總剛度矩陣

      {F}--結構等效載荷陣列

      {δ"}--節(jié)點位移二階導數(shù)列陣

      {δ′}--節(jié)點位移-階階導數(shù)列陣

      {δ}--節(jié)點位移列陣

      (2)結構固有頻率及主振型的求解

      在實際中,方程[M]{δ"}+[N]{δ′}+[K]{δ}={F}中的阻尼矩陣[N]為0,結構載荷陣列{F}也為0,因此可知無阻尼自由振動方程如下:

      [M]{δ"}+[K]{δ}=0

      根據(jù)彈性自由振動振型可以看成是由簡諧自出振動復合而成,所以可以設方程解為

      {δ}={δ0}sin(ωχ+φ)

      可得:

      ([K]-ω2[M]){δ0}=0

      式中:

      [K]--剛度矩陣

      [M]--質量矩陣

      [K]、[M]為n階方陣,n是節(jié)點自由度數(shù)目,由方程(5.4)可以看出,它是關于o2的n次實系數(shù)方程,解出方程的n個實根便得到特征值,按由小到大的順序排列如下:

      ω12ω22≤......ω12
      把任一ω12代回方程可解出與其相對應的矢量δ01(i=1, 2, 3,......,n)就是結構的第一階,第二階到第n階的固有頻率,與其對應的{δ01},{δ02},{δ03}......{δ0n}便是結構的第一階,第二階,第n階的主振型。就是固有振型或主模態(tài)。

      模態(tài)分析的基本步驟
      模態(tài)分析的步驟與靜力分析的步驟基本相同,--般進行時首先是用軟件的預處理器選擇單元類型、定義實常數(shù)及材料參數(shù),從而建立有限元模型:其次就是約束的施加和求解的過程。在約束的時間時應注意,當自由模態(tài)時則無需施加約束,定義分析類型、求解方法并對輸出結果進行控制,最終求解:最后是提取結果和后處理。
      模態(tài)分析模型的建立主要包括定義單元類型、單元實常數(shù)、材料參數(shù)及幾何模型。在模態(tài)分析中只能使用線性單元和線性材料,非線性性質將被忽略。其余建模過程和靜力分析建模相似必須定義相關的彈性模量和密度。
      在進行選擇分析類型和分析選項的步驟時,主要選擇模態(tài)分析類型、模態(tài)提取選項和模態(tài)擴展選項等。選擇分析類型為Modal分析。指定模態(tài)分析方法為BlockLanczos法采用Lanczos算法,從而用一組向量來實現(xiàn)遞歸。Block Lanczos法適用于大型對稱矩陣特征值求解問題。指定擴展模態(tài)為10階,起始的頻率范圍為0~1000Hz。
      模態(tài)分析中唯一有效的載荷是零位移約束,在提取模態(tài)時,施加在模型上的力、壓力、溫度、加速度等載荷將被忽略。根據(jù)實際情況約東懸架板簧與車架連接處約束全部自由度。

      模態(tài)分析的結果
      對車架進行模態(tài)分析主要是為了求出各階固有頻率和與其對應的主振型,所以無需對其進行加載,只要對其自由度進行約束便可以。
      由于車架上的激振力的頻率一般都不太高,因而只有最低的幾階模態(tài)的固有頻率才有可能與激振頻率重合或接近。高階模態(tài)的固有頻率已遠高于可能出現(xiàn)的激振力的頻率,一 般不可能發(fā)生共振。因此只分析了原型車架與泡沫鋁填充結構車架在頻率為0~ 00z2范圍內的前十階固有頻率和振型,由于Block Lanczos(分塊蘭索斯)法具有計算速度快、求解精度高并且適用于大型對稱矩陣的特征值求解問題等優(yōu)點,所以在對車架模態(tài)分析時選用BlockLanczos(分塊蘭索斯)法,并提取前10階模態(tài),由此可知,泡沫鋁填充結構車架在固有頻率和振幅上均有變化


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