某新能源客車車骨架的模態(tài)分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u12404某新能源客車車骨架的模態(tài)分析案例 160001.1模態(tài)分析理論 149271.2客車車骨架模態(tài)分析 2255961.2.1客車車骨架模態(tài)分析結(jié)果 2250871.2.2客車車骨架模態(tài)結(jié)果分析 6車輛在實(shí)際路面行駛過程中，不僅會(huì)受到多種形式的靜力載荷，還會(huì)受到來自實(shí)際路況不平整路面的激勵(lì)，從而產(chǎn)生震動(dòng)，進(jìn)而影響車身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低車身結(jié)構(gòu)壽命，影響乘客乘坐體驗(yàn)。模態(tài)分析作為一種動(dòng)力學(xué)分析，主要用于研究結(jié)構(gòu)的震動(dòng)特性，即構(gòu)建的固有頻率及振型[20]。所以在車輛的研發(fā)以及后期優(yōu)化方面，都需要對車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)以及模態(tài)兩方面的分析，如此才能夠設(shè)計(jì)出更加安全可靠的車身結(jié)構(gòu)，既提高了乘客的乘坐體驗(yàn)，同時(shí)也保證了乘客的安全。因此對新能源客車車架進(jìn)行模態(tài)分析也是車身優(yōu)化的重要一環(huán)。1.1模態(tài)分析理論模態(tài)分析理論以震動(dòng)理論為基礎(chǔ)[21]，其動(dòng)力學(xué)問題的微分平衡方程表示為公式（1.1）：Mxt+式中：M——物體的質(zhì)量矩陣；C——阻尼矩陣；K——?jiǎng)偠染仃?；xtf(t)——外部激勵(lì)向量。研究無阻尼時(shí)的自由模態(tài)振動(dòng)情況，令式（1.1）中的f(t)=0，從而得到式（1.Mxt+對于線性系統(tǒng)來說，結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)為簡諧振動(dòng)，其位移是正弦函數(shù)如下式（1.3）：xt=A式中：A——節(jié)點(diǎn)的振幅向量；t——時(shí)間變量；ω——結(jié)構(gòu)的固有頻率；φ——相位角。將式（1.3）代入式（1.2）中可得式（1.4）：K?ω2求解式（1.4）令前一項(xiàng)為零，得到式（1.5）：K?ω2式（1.5）稱為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的頻率方程，進(jìn)一步求解式（1.5）便可得到方程的n個(gè)特征值ωi2i=1，2，……n0<ω12所求得的根ωi就是系統(tǒng)的i階固有圓頻率，即結(jié)構(gòu)自振，再通過公式（1.7）即可求出結(jié)構(gòu)的固有頻率ffi=ω繼續(xù)代入求解得式（1.8）KAi=式中：Ai綜上，與ωi對應(yīng)的特征向量Ai就是我們要求解得結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的第i階固有模態(tài)振型1.2客車車骨架模態(tài)分析本次模態(tài)分析使用ANSYS內(nèi)部的模態(tài)分析模塊，通常低階頻率和振型對結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性得影響起主導(dǎo)作用，在模態(tài)分析計(jì)算時(shí)多數(shù)情況下提取低階頻率和振型來對車身骨架振動(dòng)特性進(jìn)行分析[23]。所以本次分析內(nèi)容選取此客車骨架的前8階模態(tài)進(jìn)行討論1.2.1客車車骨架模態(tài)分析結(jié)果此次模態(tài)分析的加載和約束條件參照最普遍的滿載工況進(jìn)行施加，結(jié)果如圖1.1至1.8。圖1.1一階振型圖圖1.2二階振型圖圖1.3三階振型圖圖1.4四階振型圖圖1.5五階振型圖圖1.6六階振型圖圖1.7七階振型圖圖1.8八階振型圖該新能源客車車身骨架的各階頻率和振型特點(diǎn)如表1.1表1.1前八階振型頻率以及振型特征表階數(shù)頻率（Hz）最大變形量（mm）振型特征11.7201.754車身骨架繞x軸扭轉(zhuǎn)21.8371.695車身骨架繞y軸扭轉(zhuǎn)36.2542.025車身骨架繞x軸與z軸扭轉(zhuǎn)411.3941.721繞z軸彎折軸處于骨架中段511.4621.516車身向后擺動(dòng)613.1732.239繞z軸彎折軸處于骨架中段713.2641.953車身骨架繞x軸與z軸扭轉(zhuǎn)811.9612.962車身骨架主要繞x軸扭轉(zhuǎn)1.2.2客車車骨架模態(tài)結(jié)果分析根據(jù)客車車架前8階模態(tài)分析，最后得出結(jié)論發(fā)現(xiàn)該客車車架的固有頻率在1.674Hz~16.772Hz之間，而判斷一輛客車正常行駛在路面上是否會(huì)出現(xiàn)共振造成巨大損失，通常是由路面對車身結(jié)構(gòu)的激勵(lì)f0所決定的，f0通過式（f0=v式中：v——客車行駛速度km/h；λ——路面不平整度波長m；通過查閱相關(guān)資料，高速公路和鋪設(shè)良好的城市道路，其路面不平整度波長在6至8米之間[24]，此客車最高時(shí)速60km/h，所以