【摘要】：目前,CAE技術(shù)廣泛應(yīng)用于整車設(shè)計(jì)開發(fā)的各個(gè)階段,大大提高了汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)效率,使汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)生了革命性的變化。由于受到建模過程中結(jié)構(gòu)的合理簡化、結(jié)構(gòu)連接關(guān)系的模擬以及大量非線性部件難以確定的材料參數(shù)等誤差的影響,往往會(huì)導(dǎo)致有限元模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)?zāi)Ｐ痛嬖谄�。有限元模型的�?zhǔn)確性會(huì)直接影響后期的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程,因而建立高質(zhì)量的有限元模型具有重要意義。本文以某款輕型緊湊型轎車白車身為研究對(duì)象,首先對(duì)實(shí)際的白車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析,利用測試設(shè)備獲得真實(shí)的白車身模態(tài)頻率和模態(tài)振型。然后對(duì)逆向得到的白車身數(shù)模通過規(guī)范的流程建立白車身有限元模型,并進(jìn)一步分析其計(jì)算模態(tài)的頻率和振型。最后通過頻率誤差比較和模態(tài)置信準(zhǔn)則分別對(duì)試驗(yàn)?zāi)B(tài)和計(jì)算模態(tài)的模態(tài)頻率和振型做了對(duì)比,驗(yàn)證了有限元模型的精度并不能滿足工程要求,可能是由于白車身模型存在的大量非線性部件的材料參數(shù)不準(zhǔn)確導(dǎo)致。為了建立高質(zhì)量的白車身有限元模型,首先選擇中心復(fù)合設(shè)計(jì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和二次多項(xiàng)式的基函數(shù)形式,通過方差分析分別篩選出對(duì)各階模態(tài)頻率顯著性較大的參數(shù),從而利用響應(yīng)面方法建立這些非線性部件的材料參數(shù)與各階模態(tài)頻率的響應(yīng)面模型,并驗(yàn)證了各階模態(tài)頻率的響應(yīng)面模型的擬合精度。然后基于試驗(yàn)數(shù)據(jù),以仿真模態(tài)頻率值與試驗(yàn)?zāi)B(tài)頻率值殘差的平方和最小為目標(biāo),且保證各階模態(tài)頻率值在工程可接受的5%的誤差范圍內(nèi),從而將模型修正的問題轉(zhuǎn)化為有約束條件的非線性規(guī)劃的優(yōu)化求解問題。最后分別采用序列二次規(guī)劃算法和基于仿生學(xué)的多島遺傳算法優(yōu)化求解非線性部件的材料參數(shù),并分別以模態(tài)頻率和模態(tài)振型為對(duì)象驗(yàn)證修正后的有限元模型的有效性,同時(shí)比較了兩種優(yōu)化算法在該模型修正問題上的優(yōu)化效果。優(yōu)化結(jié)果表明,修正后的有限元模型精度明顯提高,最終建立的高質(zhì)量的白車身有限元模型可以用于后期的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.82
【圖文】：

２．２．１試驗(yàn)準(zhǔn)備逡逑由于白車身質(zhì)量和體積較大，模態(tài)試驗(yàn)采用空氣彈簧支承方式，其中要求空逡逑氣彈簧的共振頻率小于３Ｈｚ，盡可能減少試驗(yàn)時(shí)結(jié)構(gòu)干涉對(duì)試驗(yàn)的影響。如圖２．１逡逑所示，保持車身穩(wěn)定，使白車身接近于自由狀態(tài)。逡逑一二—二“一逡逑圖２．１空氣彈簧支承逡逑９逡逑

基于模態(tài)參數(shù)的白車身有限元模型修正逡逑激勵(lì)點(diǎn)選擇車身剛度較大的地方，不能選在結(jié)構(gòu)模態(tài)節(jié)點(diǎn)上。激振點(diǎn)的位置逡逑選在前后懸置處，圖２．２給出了前后懸激勵(lì)點(diǎn)位置。逡逑ａ）白車身前懸激勵(lì)點(diǎn)邐ｂ）白車身后懸激勵(lì)點(diǎn)逡逑圖２．２白車身前后懸激勵(lì)點(diǎn)逡逑白車身上共布置了邋１８２個(gè)測點(diǎn)，布置在白車身大板件，前后風(fēng)擋玻璃以及白逡逑車身基本框架上，模擬車身的實(shí)際情況和尺寸，保證在反映車身基本輪廓的前提逡逑下，布置的測點(diǎn)數(shù)量盡可能少且能均勻分布以便于建模。根據(jù)測點(diǎn)位置，建立幾逡逑何圖。白車身模態(tài)分析的測點(diǎn)布置框架圖如圖２．３所示。逡逑ｍｍｍｍ逡逑圖２．３白車身模態(tài)試驗(yàn)測點(diǎn)布置框架圖逡逑２．２．２試驗(yàn)過程與結(jié)果分析逡逑在測量設(shè)置中設(shè)定頻率分辨率為０．１２５Ｈｚ，分析頻率為０－１２８ＨＺ，激勵(lì)的頻率逡逑范圍為０－１２８ＨＺ，選用正弦掃頻信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)。在頻響分析模塊參數(shù)設(shè)置中，Ｂｌｏｃｋ逡逑Ｓｉｚｅ為１０２４點(diǎn)采樣段，Ａ／Ｃ耦合，３０次平均，重疊率為０％，并對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行逡逑編號(hào)和方向設(shè)置，為所有通道加矩形窗，設(shè)定觸發(fā)隨機(jī)并８０％的觸發(fā)長度。逡逑進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備主要有激振器、ＬＭＳ測試系統(tǒng)、測試電腦和三向加逡逑１０逡逑

基于模態(tài)參數(shù)的白車身有限元模型修正逡逑激勵(lì)點(diǎn)選擇車身剛度較大的地方，不能選在結(jié)構(gòu)模態(tài)節(jié)點(diǎn)上。激振點(diǎn)的位置逡逑選在前后懸置處，圖２．２給出了前后懸激勵(lì)點(diǎn)位置。逡逑ａ）白車身前懸激勵(lì)點(diǎn)邐ｂ）白車身后懸激勵(lì)點(diǎn)逡逑圖２．２白車身前后懸激勵(lì)點(diǎn)逡逑白車身上共布置了邋１８２個(gè)測點(diǎn)，布置在白車身大板件，前后風(fēng)擋玻璃以及白逡逑車身基本框架上，模擬車身的實(shí)際情況和尺寸，保證在反映車身基本輪廓的前提逡逑下，布置的測點(diǎn)數(shù)量盡可能少且能均勻分布以便于建模。根據(jù)測點(diǎn)位置，建立幾逡逑何圖。白車身模態(tài)分析的測點(diǎn)布置框架圖如圖２．３所示。逡逑ｍｍｍｍ逡逑圖２．３白車身模態(tài)試驗(yàn)測點(diǎn)布置框架圖逡逑２．２．２試驗(yàn)過程與結(jié)果分析逡逑在測量設(shè)置中設(shè)定頻率分辨率為０．１２５Ｈｚ，分析頻率為０－１２８ＨＺ，激勵(lì)的頻率逡逑范圍為０－１２８ＨＺ，選用正弦掃頻信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)。在頻響分析模塊參數(shù)設(shè)置中，Ｂｌｏｃｋ逡逑Ｓｉｚｅ為１０２４點(diǎn)采樣段，Ａ／Ｃ耦合，３０次平均，重疊率為０％，并對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行逡逑編號(hào)和方向設(shè)置，為所有通道加矩形窗，設(shè)定觸發(fā)隨機(jī)并８０％的觸發(fā)長度。逡逑進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備主要有激振器、ＬＭＳ測試系統(tǒng)、測試電腦和三向加逡逑１０逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2751638