汽车底盘的应力计算和模态分析new

1、汽车底盘的应力计算和模态分析MOHAMAD TARMIZI BIN ARBAIN在部分符合机械工程与汽车工程学士学位授予要求所提交的报告机械工程学院马来西亚彭亨大学2008年11月监事声明我们在此声明我们检查过此项项目，并且此项研究符合机械工程和汽车工程学学士学位的申请范围和品质要求。签字：监事姓名职位：日期签字：陪审员姓名职位：日期学生声明我在此声明，在本论文的工作中，除了已正式承认的摘要和概述外，都是我自己的工作。论文还没有被接受任何学位，并没有同时提交申请其他学位。签字:姓名: MOHAMAD TARMIZI BIN ARBAINID号: MH 05013日期: 献给我挚爱的双亲ARBA

2、IN BIN HAJI TUMIN,SAEDAH BINTI DENAN,谢谢你们在这一段期间对我的支持和鼓励致谢Alhamdulillah,我要感谢我的父母（(Arbain bin Haji Tumin和Saedah Binti Denan），姐姐（Nursuliha），兄弟（Mohd Fitri和Mohd Adib Farid）的推动，支持，激励我去追求更高的教育，最终促使我飞越全国来追求这个级别的机械项目。我衷心感谢Mohd Shahrir B Mohd Sani先生同意做我的导师，并给予我完成这个项目的机会。我也对他的支持和指导我扩展想法表达表示感谢。Mohd Shahrir B Mo

3、hd Sani先生对于我在完成这个项目中寻找几个问题的解决方法非常有帮助。对于他所付出的时间和耐心，我表示感谢。我要感谢Ahmad Syahrizan Bin Sulaiman博士和Daw Thet Thet Mon博士为我完成此项目提供了所需要的技术资料。不能忘记，应给予我的委员会成员特别感谢。我要感谢他们的意见和建议，这对于是否成功完成该项目至关重要。所有他们的帮助对这个项目的成功都意义重大。摘要底盘是在汽车行业中使用的重要部分之一，每个车的乘客都有它。这种结构是汽车的主要部分，而且汽车外形也取决于底盘。作为一辆汽车的重要组成部分，底盘对汽车的性能有相当大的影响。也被称为车辆的“骨干”，将

4、受到机械冲击，振动和故障的一些组成部分和共振问题所引起最糟糕的结果。因此，底盘的动态特性预测具有重要意义，以确定结构的固有频率，以确保工作频率低于底盘的固有频率，以避免引起共振，并测定底盘在接收负载时的应力分布。关于汽车底盘实验分析的有限元建模问题，解决自然频率的分析（模型）采用FEMPRO ALGOR软件。试验和计算的模型参数的对比表明该方法的有效性。结果表明，第一挠度对应第一自然频率（50.56赫兹），第一扭矩对应第二自然频率（62.10赫兹），混合着第三自然频率（83.25 Hz）和第二弯曲对应第四自然频率（91.89赫兹）。该线性材料的应力分析的模型，以确定接收负载时底盘上的压力分布和

5、所有正常情况下的作用于在联合部分问题最大应力，但该值计算是基于钢材的许用应力为300兆帕斯卡。符号清单w 固有频率/Natural frequencym集合/Masse 总应力，带宽参数/Total strain, Bandwidth parameterf频率/Frequencyt时间/TimeH(w )频率响应函数/Frequency Response Function(FRF)Ds 应力范围/Stress range缩写词AISI American Iron and Steel Institute/美国钢铁学会ASTMAmerican Society for Testing and Mat

6、erials/美国材料试验协会CADComputer-aided design/计算机辅助设计CAEComputer-aided engineering/计算机辅助工程DOFDegree-of-freedom/自由度FEFinite element/有限元FFTFast Fourier transform/快速傅立叶变换FRFFrequency response function/频率响应函数SAESociety of Automotive Engineers/汽车工程师学会第一章绪论1.1 绪论几乎每年,每一个汽车制造生产新设计的影响车辆对别人竞争为他们制造。这就意味着车辆在当今的生活方式变

7、得越来越重要。这样的车辆的功能是用来转让或让人从一个地方到另一些地区与既安全又舒适。这两个重要衡量标准实施在每个建设的汽车。所有这些汽车创造了一般都是通过道路,每个地方的连接世界和它建立土地跟地球地面轮廓。当福特公司使他的第一辆车,汽车底盘是由木材。在1910年,关于的钢材和铝材被作为底盘汽车领域工业革命影响今年初开始用的两个森林和钢作为该材料的底盘。在1930年的创造了技术能改善钢类型和它来提高底盘结构在保修期内增加和减少的刚度、扭转振动。正因为那框架充分从钢铁。底盘还收到的振动与内部和外部力量出那辆车。路上撞,负载的乘客,振动引擎可以与别人的来源,内部和外部力量失败的体制是激励与自然的自振

8、频率底盘和创造共振。共振举办第一。两种条件下模式和第二弯曲扭摆及每反复自然频率水平1。由于资料几乎相同的不同,不同为每个底盘来自底盘设计。1.2 项目背景底盘的主要成分之一,因为它可以考虑车辆影响的评价,一辆汽车。这可以看它什么时候受机械冲击和振动,可能会导致失败后,成分限制,它也可以汽车关键问题,诸如汽车可以在崩溃导致在奔跑时,从共振。当激励谐振发生一样自然频率的底盘和重要的决定自然频率的结构避免这种情况2。 有限元建模和计算机模拟技术分析了影响热应力的机械负载和部分或应用资料使用该体系。这也工具来识别领域的压力浓度易机械或热破坏之前制造和测试。它是新方法的参数定义保存和短的时间,因为没有废

9、物样本的资料将生产和效果更加显著准确。计算是很重要的验证,从而使评价结果来自方法的可行性。 摘要通过实验的方法,也能定义性能的结构采用模态分析5。所以,预测的动力特性底盘具有十分重要的意义。摘要利用三维有限元分析关于建模问题汽车底盘的实验分析的演讲。这研究了建模方法的计算都使用广泛将它比作实验模态分析。比较了模态参数来自实验和仿真结果表明了方法的有效性。执行1计算应力分析和线性资料类型分析发现的应力集中汽车底盘点。这一点,那就是来自应力分析可以用决定网站结构能够承受负荷力和振动。1.3 解题状态 现在成长经济给影响生活方式。大多数人亲自想要自己开车去驱动他们的工作的地方。每个人都知道,汽车有身

10、体负载端进行和重量。汽车车身由两部分组成:底盘和车体或上层建筑。汽车用户很少意识到这底盘函数将负荷和体重包括旅客对全身适当的位置,以稳定的车。别人功能这辆车底盘也要承受振动来自机械部件在汽车和振动从外的车如道路阻尼7。钢汽车底盘的材料。它被广泛应用于底盘制造在汽车制造。传统的底盘架,压的成员,可以考虑结构作为梁格。这底盘包括cross-members位于临界压力的承受能力提供底盘结构箱型结构吸收的影响所有角度。为原料,使用底盘一样,根据每个生产在他们的设计中增加了汽车的性能,这让每个底盘设计有其优势。本文进行了有限元分析确定压力和模态参数的汽车底盘和结果进行比较。实验数据的验证。该模型特定形状

11、和遵循尺寸的实际模型。找点的应力底盘分析了它能够抵挡负荷提供安全的乘客汽车。重要的模态参数的确定应有确保工作频率低于车底盘的固有频率,避免了共振3。1.4 设计目标有几个目标对于计算应力和语气汽车底盘的分析有:a。计算应力分析,利用有限元分析汽车底盘的遏阻应力冯错过汽车底盘的分布b。计算的模态分析determents底盘的车型模态参数如固有频率和振型的汽车底盘1.5 设计应用范围从一开始这个项目仅限于目的不推荐也也是大或过于广泛,盖的,重要的是要创造一个范围这个项目。范围计算应力和汽车底盘的模态分析:-一)设计-创建三维建模的利用电脑辅助设计汽车底盘。b)分析、线性资料的应力分析发现汽车底盘的

12、应力II。线性自然频率(模态分析汽车底盘的发现出振型和固有频率的汽车底盘。1.6 章节大纲第一章描述了计算的目的压力和模态分析汽车底盘的范围、发展目标和模态测试。本章也定义问题,可以引导的计算分析。第2章解释了基础的模态试验和有限元分析的信息包括重要的模态分析车架结构。这一点是很重要的。研究模态测试的基本概念两侧因为这两种结果使用计算结果验证了第3章中描述的程序或的指导,以达到预期的目标或本文的目的的仿真。这一章将解释阶段的模拟在开始从设计模型,详细的程序和工具来执行模拟。第四章提供这些操作的结果的仿真分析和探讨每一个结果。实验结果比较,实验结果与数值模拟的结果结果显示、收敛速度测试。选择了合

13、适的啮合可以找到百分比在这一章中出现。第五章代表总结整个模拟方案包括未来研究建议汽车底盘。这部分第1章联系起来那些目的档案或者相反。1.7 设计图标传统的甘特图的目的是显示时间和持续时间在一起工作实施。这个原因传统的甘特图为了保证等方面的进展流动,它可被称为附录A和附录B中第二章文献研究2.1 介绍本章详细讲述基本的模态试验和有限元分析信息的遏阻的理由模态参数对框架结构。它研究也很重要,基本概念的模态测试两侧的方法呢因为这两种结果用来验证了计算结果。2.2 模型分析模态分析研究的就是,影响结构的动力学特性在振动模态分析。也就是众所周知的试验模态分析(EMA)测试与分析领域的结构动力响应和/或液

14、体兴奋时,由一个输入3。参数来描述结构等自然特色的频率、阻尼与模态。模态域分析领域成为结构振动将有助于我们理解。在正常操作条件下,结构的复杂组合抹上其模态。通过分析模态,就有可能有更深的了解类型的振动结构可能会展览。模态分析也减少了复杂的结构,分析了不易形成一single-degree-of -自由系统,可以很容易理解。在实践中,一个建筑的自然频率不能被定义,直到震动,打在某种程度上,或激动3。作为以往物理、系统需要一个输入得到回应。物理测试激动的频域模态的制度和措施的反应。容易描述支持模态分析喜欢平板自由恒力应用在板显示在图2.1输入来自力量和输出将测量传感器在反应附加在盘子里。图表 21简

15、易板和激励/反应模型人们会认为当一个力在一个静态的感觉会产生一些在静态变形盘子中。但事实是力量,适用于板是不同的在一个正弦时尚。一定势力的振动频率相同的常数动力使用的输入数据。那里的速度就会改变振荡的频率,但峰力总是相同的价值,唯有振动的速度的力量将会改变。测量的响应特性,并对激发由于板与加速度计纳入板的角落,图2.2,结果表明,振幅改变的机率,输入解振动的改变4。将会有增加以及在不同时间点振幅下降改变。这个结果与预期应用以来恒力对系统,然后振幅随振动的速度输入的力量。图表 22简易板响应图2.2二的反应表明,我们应用了一种力量与速度振荡使接近自然频率或共振该系统的频率时达到最大的速度在振荡谐振频率的制度。这一切发生的时候因为相同的峰值力和公正振动正在发生变化。时间数据提供了非常有用的信息,如在图2.2,但在模态频域进行分析计算系统将由于更有用的依靠频率值。工程师将用模态分析理论振动的预测从结构有限元模型。第一步是要代表结构作为一个理论集弹簧群众;然后开发一套矩阵方程描述整个结构。然后应用数学算法提取矩阵对振结构的共振频率1。所有这些理论工作产生非常实用的优势,它允许预言的模态响应结构。发现和解决潜在问题在设计之初的过