1、 合肥工业大学硕士学位论文汽车仪表台振动特性计算机辅助分析姓名：夏云峰申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：王其东20090301汽车 仪 表 台振 动 特 性 计 算机 辅 助 分 析摘要关 键词：有 限元 分 析刚柔 耦 合仪 表 台转 向 柱 与 仪 表 横 梁总 成 振 动 特 性 ； 籌 籿 或 其他 教 育 机 构的 学 位 或 证 书 而 使感谢合肥工业 大 学 ，在 这 里 我不 仅获 得了 很多专业 知识 ，也学 到 了 很多做人 的道 理。 】 析 内容中非常 重 要的 部 分 ，本文正 是 以汽车 仪表 台 、 转 向 柱与仪表 横 梁 为研究与有限元 方 法 相比
2、， 边界 元 方 法 降 低 了 求 解问 题的维数 ， 能方 便 地处 理 无界 区 域 问 题， 并 且 在计算机上 也可 以 轻松地生 成 高效 率 的网 格 单元 ， 但计算速度 较 慢。对 于汽车车身 结 构 和车室内 部空 腔 的声 固 耦 合 系 统 也可 以 采用 边界 元法 进行分析 ， 由 于边界 元 法 在处 理 车室内 吸声 材料 建 模方 面 具 有独 特 的优 点 ，因此 正 在得 到越来 越广泛 的应 用。以 空 间 声 学 和统 计力 学 为 基 础 的统 计能量 分析 方 法 是 将 系 统 分解为 多 个 子系 统 ， 研究 它们之间 能量 流 动和模态响应
3、 的统 计特 性 。它适 用 于结 构 、 声 学 等系 统 的动力 学 分析 。对 于中 高频 以 上 钠 礜 特 性 预测 ， 如 果 采用有限元 或 边界 元 方 法 建 立模型 ， 将 大大增 加 工 作 量 而 且 其 结 果 准 确度 也不 高，因此 这 时 采用 统 计能量 分析 方 法 是 比 较 好的选 择 。多 体 系 统 动力 学 方 法 将 系 统 内 各 部件抽 象为 刚 体 或 柔 性 体 ， 研究 它们在大 研究 目的和意 义 国内外 研 究 现 状性进 行 了 富有成效 的 研 究 衩 拦 仄 倒 镜 腂 柱 与 仪表 横 梁 进 行 了 阅艿难芯 浚 云涮峁烁
4、慕 饧 鸞 缓罄 碩 计之初就将 阅 茏魑 R幌钪匾5纳杓浦副 辏 L岣 哒 档腘水 平 做出了重要的 贡 献 【】 。 在国 内有 像 奇 瑞 汽 车 公司的 田 冠男，杨晋 ，谢然，徐 有 忠 对 汽仪表 台 、 转 向 柱 与 仪表 横 梁 有限 元分 析 ， 、 ， 一一泊松 比。栉 余 能 也是 一个 正 定 函 数 。篺 魕魕 足 一一单 元刚度 矩 阵集成 的 整体刚度 矩 阵；结构 的 固 有 频率 是 结构 在 受 到干 扰 是 容易 发 生 共振的 频率 ， 结构 在 固 有 频率 下的 变 形 称为 主 振动 模 态， 也 称振型。 固 有 频率 和 振型的 计算 是 计
5、算 一 个特征值 问题 。 特 征值 对 应 固 有 频率 ， 特 征向量对 应 振型。 如果 在 分 析中 忽 略阻尼 ，特 征值 为 实数 悸 亲 枘 嵩 蛱 卣 髦 滴8词 。 实特 征值 分 析就是 求解 无 阻尼 、 无外 载 情况下运 动 方 程 的 特 征值 及 特 征向量。异的 ， 即 矩 阵 系 数 的 行列式 为 卜国 或 籄 式 中 元 。是 一 定 的 ， 但 大 小可 以 任 意。 这意味 着 振型的 振幅 是 任 意的 ， 但 振型的 形 状 是 式 中由 式 得 到瑞 利 商 ： 政， 核 茏 勾 虚 ! 二 二 一 对 简 谐 运 动 馐瞧德 氏煊 治龅 幕 ，
6、 假 定 一 个简 谐 形 式 的 解 ： 缸 耐 一 綧 】【 】 足】 鵠 缈 国 一 矽 】 蟆 縶 孝 鵠 縖 】 矽 国 【 九 膨】【 卜一 模 态 阋 质 量矩 阵 ；嗍 椤 縖 矽 】一 一 模 态 阋 刚 度 矩 阵 ； 鵠 用一 一 模 态力 向量。式 中 一 缈 ， 磊 国 灰坏 趇 阶 模 态质 量；份 额单 自由 度 系 统 。 单 个模 态的 响应 计算 出 来 ， 物理 响应 可 由 模 态响应 求和 得 模 态频率 响应 中 的 阻尼 一 国 ， 磊 白 觯 诎 国 毒 舢骸!3窵第 二 步求解 域离 散 化： 将求解 域近似 为 具有 不 同有 限 大 小和
7、形 状 且彼 此相 连 的 有 限 个单 元组 成的 离 散 域， 习 惯 上 称为 有 限 元网 络 单 元划 分 。 显然 单 元越 小 缭 较 则离 散 域的 近似 程 度 越 好 ， 计算 结果 也 越 精确， 但 计算 量及误 差 都 将增 大 ， 因 此 求解 域的 离 散 化是 有 限 元法 的 核 心 技 术之一 。第 三步确定 状 态变 量及 控 制 方 法 ： 一 个具体 的 物理 问题 通 常 可 以 用一 组包 含 问题 状 态变 量边 界 条 件 的 微 分 方 程 式 表 示 ， 为 适 合有 限 元求解 ， 通 常 将微分 方 程 化为 等价 的 泛 函 形 式
8、。 仪表 台、 转 向 柱 与 仪表 横 梁 有 限 元模 型建 立活 性 和友好的用 户界 面。 在 煊 颍 琀 最 著名的特点 是它 所 具有 的矢 量 图和截 面云 图等 表 现结果 。严重 时会导 致 有限 元模型 无法求解或 结果 失真 。一 痓圈网 格 单 元划 分完 成 后，有时模型 的各 部 分之 间 并 不 都是连续 的，它 们 之 间仪 表台 单 元部 分信 息如 下：一单 元 总数 软 件 简介以下是 甆 一些功 能 的简单 介绍：性 边界 哟 侍 ， 窍 咝 运 蔡 治 觯 非 线 性 单 元 。振型 描述刚 体振动刚 体振动刚 体振动刚 体振动刚 体振动刚 体振动由 上 表 可 见 ， 由 于 计 算 的 是没有约 束 的 自 由 模 态 ， 所 以 前六 阶计 算
