基于多目标的车身结构静动态参数协同优化

文章建立了某小型休闲车(small recreation vehicle,SRV)车身结构有限元模型,通过数值计算与试验模态的对比分析验证了模型的准确性;对白车身的弯曲、扭转刚度进行分析同时关注车身的低阶模态频率,提出了一种以静态多工况结构刚度和振动频率为目标函数、基于实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法;用折衷规划法定义多目标拓扑优化和多刚度拓扑优化的目标函数,以平均频率法确定振动频率目标函数,得到了同时满足静态刚度和低阶振动频率要求的白车身的结构拓扑。该文方法实现了静态刚度和低阶振动频率的协同优化,优化结果显示车身刚度和低阶频率值均有所提高,结构更趋于合理。     

阶梯型变幅杆弯曲振动频率的计算及分析

为准确计算阶梯型变幅杆的弯曲振动频率,分别用单独考虑转动惯量或剪切变形影响的Euler-Bernoulli理论,和同时考虑转动惯量和剪切变形影响的Timoshenko理论,解析计算了其弯曲振动频率,进一步利用有限元方法数值计算了相同变幅杆的弯振频率。将不同的理论计算值与实验测试值进行比较,得到相应误差。结果表明:当阶梯杆的长度和大端面直径比小于5时,相对于另外两种方法 Timoshenko理论计算结果的误差最小。     

基于振动功率流法的汽车悬架系统隔振性能分析

为优化衬套和车身车架的结构,建立汽车悬架系统衬套和减振器上端支撑的隔振分析模型,推导了各子结构间连接点处力和位移向量的表达式;在路面不平度激励下,运用振动功率分析方法,介绍了经由悬架各个衬套传递到车身车架的功率计算方法;以一麦弗逊悬架为例,利用ADAMS软件建立了其多体动力学模型,计算分析了在路面激励下经悬架衬套和减振器上端支撑传递到车身车架的功率,从而识别出振动能量传递的最大路径;最后,基于该方法分析了衬套特性对功率传递的影响,并就一液压衬套对车辆侧向激励引起的车身振动的衰减作用进行了分析.     

转动惯量测试台磁悬浮系统电磁阻尼的研究

采用扭摆振动振幅测试法,对轴向最大负荷为10kN的转动惯量测试台磁悬浮系统的电磁阻尼进行了实验研究,结果表明该磁悬浮系统中径向电磁轴承的电磁阻尼起决定性作用,同时还采用有限元法和级数法对电磁推力轴承和径向轴承中的电磁场及电磁阻尼力进行了计算,理论计算的结果与实验测量的结果有很好的一致性,由径向电磁轴承计算得到的对数衰减率仅比实验值小18%,转动惯量的计算值与实测值的误差仅为1.09%。     

基于超单元建模法的车身动力学仿真分析

为了解决车身动力学仿真的计算效率问题,提出基于超单元建模法的车身结构动力学仿真分析方法.该方法将某MPV车型车身结构划分为若干个子系统,通过超单元缩聚、剩余结构求解及超单元数据恢复三个阶段获得车身系统模态参数和频响函数.结果表明:与传统建模分析方法相比,在不降低计算精度的前提下,采用超单元建模法进行车身模态分析时的计算时间缩短约6.9%;在结构优化目标下进行基于频率响应分析的整车加速工况仿真时的计算时间缩短约87.7%;并且在整车加速工况仿真中,通过超单元建模分析方法得到的车内地板振动响应在总体趋势和峰值频率点方面均与试验结果较一致.     

某混动SUV排气系统向车身的振动传递研究

通过动态特性试验,分析了某插电式混合动力SUV排气系统模态以及被动侧吊钩的动刚度.建立该排气系统有限元模型,对其自由模态进行仿真计算并与试验模态对比,最大误差小于5%,模型可靠.为减小排气系统向车身的振动传递,提高整车NVH性能,引入平均驱动自由度位移法进行吊钩位置优化.对优化后的吊钩进行主动侧模态分析并与目标值350 Hz对标;对优化后的排气系统进行约束模态及频率响应分析,其固有频率、峰值频率均避开了发动机常用转速激励频率范围93～107 Hz,证明优化方案可行,可用于工程实践.     

基于车身板件声学贡献分析的声振优化

以降低车内低频结构噪声为目标,优化车身板件.采用子结构模态综合的方法建立结构动力学模型,并以其在实车工况下的振动响应作为声学边界元模型的边界条件,以车内驾驶员右耳位置为目标响应点,结合计算得到的声传递向量,对汽车车身进行板件声学贡献分析.通过计算得到车身各板件对车内噪声的声学贡献,分析出影响比较显著的关键面板,根据分析结果对车身相应板件进行振动抑制.经试验验证,怠速工况下,车内噪声在频率为20～100 Hz范围内的声压级水平得到比较明显的改善,主要峰值频率最大降幅5.70 dB,整体噪声水平下降了3.89 dB.结果表明:板件贡献分析方法可以为控制车内低频噪声提供合理的建议.     

模态综合的界面自由度里兹变换方法

为提高固定界面模态综合方法的计算效率,在利用特征约束模态进行界面自由度降阶的基础上,对静力模态进行过滤,以减小子结构界面矩阵转换的计算时间;然后,对系统界面质量矩阵进行过滤,并采用里兹(Ritz)变换方法计算特征约束模态,以提高模态综合方法的计算效率;最后,运用该方法计算了某轿车白车身0～200 Hz以内的振动特性.计算结果表明:采用该模态综合改进算法后,计算时间减小了32.4%,计算误差小于2%,说明该方法在复杂结构的中、低频振动特性计算中具有较高的效率.     

形状不规则均匀薄片转动惯量的测量

刚体转动惯量对于研究刚体转动具有重要意义 ,几何形状不规则刚体的转动惯量无法通过计算准确得出 ,只能靠测量 ,为此 ,提出了利用振动测定形状不规则均匀薄片转动惯量的方法     

乘用车排气系统模态分析数值模型研究

在发动机及路面激励下，排气系统振动能量通过吊挂传递至车身，导致车身振动并产生结构声，严重影响到乘用车的NVH性能．主要对乘用车排气系统模态分析数值模型进行研究，对多个模型进行试验相关性分析，得到最合理的排气系统简化数值分析模型．采用该模型对某排气系统进行了模态分析，确定了合适的吊挂位置，降低了车身振动和车内噪声水平．     

汽车车身蒙皮对汽车车身动态性能的影响

对有蒙皮车身侧围和无蒙皮车身侧围两种车型的模态计算得到的频率及振型的比较及两种情况下车身模型某些参数的比较，说明汽车车身蒙皮能大大提高侧围部分的抗弯刚度和抗扭刚度，对车身的质量，转动惯量也有较大的影响，因此，要提高汽车车身的有限元分析精度，就必须考虑蒙皮对汽车性能的影响。     

轴向载荷、转动惯量和剪切变形对简支梁固有频率的影响

利用能量法研究了简支梁在轴向载荷作用下固有频率与轴向载荷的关系，讨论了轴向载荷、转动惯量和剪切变形对简支梁固有频率的影响，对梁的结构设计，特别是对强迫振动下的实时控制，在工程中具有一定的实用价值。     

部分浸入水中弹性支承Timoshenko梁动力特性

研究了部分浸入流体中自由端具有集中质量块的等截面弹性支承Timoshenko悬臂梁横向振动的固有频率和振型特征.考虑梁横截面转动和剪切变形以及集中质量块引起轴向压力的影响，建立了支承处弹性水平位移约束和转动约束耦合情形下悬臂梁横向自由振动的数学模型.由于集中质量块的惯性力和惯性矩，此模型的边界条件与振动频率相关.推导了Timoshenko梁的频率方程和振动模态的广义正交条件.数值研究了集中质量块质量、转动惯量、质心距以及弹簧刚度系数等参数对Timoshenko悬臂梁固有频率的影响.数值结果表明：由于横截面转动和剪切变形效应的影响，相比于Euler-Bernoulli梁模型，Timoshenko梁的固有频率减小，对高阶频率的影响尤为显著；弹簧刚度耦合项的增大将减小梁的固有频率；轴向力的增加将减小梁的低阶固有频率，但对高阶固有频率的影响不大.     

惯性积对光电设备减振性能的影响

在机动平台上一般采用被动减振系统来保护光电设备，设备的惯性积直接影响着减振系统的动力学特性和幅频响应特性，引起对应两角振动的耦合。为了定量确定惯性积的影响，根据动力学理论建立了系统的动力学模型并简化为两自由度模型，利用无量纲化方法，推导了固有频率与惯性积之间的数学关系，分析了在不同惯性积下系统的幅频响应。结果表明，系统的两阶固有频率随惯性积分别单调递增和单调递减，并且在惯性积为零处差值最小；系统对应的两阶固有频率差值随惯性积单调递增，在惯性积为零处最小；在低阶模态方向，惯性耦合系统的减振性能优于无耦合系统。     

混凝土梁桥动力特性对耐久性指标的灵敏度

根据简支梁的振动频率和振型函数,建立了基于监测信息条件下的可靠度功能函数.采用可靠性的灵敏度分析方法,研究材料参数和截面几何参数对混凝土梁桥振动频率的影响.理论分析表明,振动频率对钢筋弹性模量的灵敏度低于对混凝土弹性模量的灵敏度,对混凝土截面惯性矩的灵敏度低于对钢筋截面惯性矩的灵敏度.算例表明,振动频率对钢筋腐蚀的灵敏度高于对跨中损伤的灵敏度;当钢筋腐蚀程度和跨中损伤程度分别为5%,10%,15%和20%时,钢筋腐蚀引起的1阶振动频率变化率是跨中损伤引起的1阶振动频率变化率的1.94,1.85,1.80和1.74倍.     

风洞模型角度调节机构的动态特性分析

为了验证风洞模型角度调节机构以某种频率工作时,机械系统的惯量、刚性及阻尼对试验结果是否有影响,建立了角度调节机构的动力学方程及相对应的数学模型,并用MATLAB/SIMULINK软件进行动态特性分析;机构中构件存在惯性,并且具有一定的刚性及阻尼,由于风洞模型角度调节机构是一种精度要求较高的系统,为保证计算结果的准确性,在建立角度调节机构的动力学方程时必须考虑这些因素;当角度调节机构处于极限工况时,仿真结果表明:模型输出轴的角位移动态响应曲线基本上与期望曲线重合,只存在极小的误差,机械系统的惯量、刚性及阻尼对试验结果的影响是极小的。     

基于有限元方法的涡轮分子泵转子系统模态分析

以FB-1500型涡轮分子泵为分析原型,依据分子泵转子系统形状、尺寸、材料、支承形式以及质量分布,建立了分子泵转子系统几何模型.采用有限元方法对转子系统进行模态分析,获得了转子系统的临界转速和振型.模态分析结果表明:泵运行在5~6阶固有频率之间,但未完全满足柔性转子安全设计要求,仍然存在安全隐患.提出改进转轴惯性矩、轴承支撑位置来提高转子系统的固有频率,以确保分子泵的安全运行.获得的转子系统模态,对涡轮分子泵启动加速和停车减速过程控制策略制定、减弱或回避共振带来的安全隐患、提高分子泵使用寿命具有参考价值.     

分析双轴汽车模型平顺性的推广方法

推广了双轴汽车模型前、后端双质量系统频响函数不同时的平顺性分析方法 ,并根据三组前、后双质量系统的参数画出了相应的幅频特性曲线及车身上不同点的垂直振动均方根值与该点位置关系曲线 用该方法可以看出 ,改变前、后端双质量系统的参数 ,可以改变车身垂直振动和俯仰角振动的频率结构 ,从而避开敏感的振动频率范围 用该方法也容易确定沿车身纵轴线方向垂直振动均方根值最小的点 ,为确定车身上的最佳座位点提供依据     

齿轮-连杆运动链的拓扑表示及同构判定

从齿轮－连杆机构（ＧＬＭ）的结构拓扑特性出发,提出一种表示齿轮－连杆运动链（ＧＬＫＣ）拓扑关系的组合图法,进而给出了其对应的组合矩阵和ＧＬＫＣ的结构不变量。根据这些结构不变量,利用组合矩阵的幂序列成功地解决了ＧＬＫＣ的同构判定问题。最后给出了具有显明图论依据的ＧＬＫＣ同构判定的一般方法,并编制了一个既可判定平面连杆运动链、又可判定ＧＬＫＣ同构的计算机程序。