基于HyperMesh的车身模态分析.pdf

基于HyperMesh的车身模态分析★

口王得刚口李朝峰口李鹤口闻邦椿
东北大学机械工程与自动化学院沈阳I100o4

摘要：应用有限元前后处理软件HyperMesh，采用二维壳单元这一全新的建模方法，对车身结构进行有限元建模，
用MSC．Nastran软件对模型求解，然后用HyperMesh软件对计算结果进行后处理分析。通过对车身的结构进行有限元模态
分析，得到了在低频范围内与试验模态分析结果基本一致的模态频率和振型，有利于控制车身的固有特性，从而可以对车
身设计方案进行全面的评价和改进。
关键词：车身有限元模态分析
中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1000—4998(2008)06—0004—03
Abstract：Withthehelpoft}lepreandpostprocessingsoftwareforfiniteelement-Hybermeshandanewmodelingmethod-2D

shellelement，thefiniteelementmodelingforauto．bodystructureiscarriedout．ThesolutiontothemodelisperformedwithMSC．

NastranandthepostprocessinganalysisofthecalculatedresultiscarriedoutwithHyberMesh．Basedonthefiniteelementanalysisof

￡lleautobodystructure．themodelfrequencyandvibrationmodeobtainedalealmostconsistentwiththeresultoftestmodalanalysis

int}lerangeoflow~equency．ItishelpfultOcontroltheinherentcharactersoftheautobodySOthatthecomprehensiveevaluationand

improvementoftheautobodydesignplanCanbecarriedout．

KeyWords：Auto-bodyFiniteElementModalAnalysis

有限元等数值模拟技术可以在汽车设计初期预测CAE分析流程的时间及成本。
车身结构的模态参数，尽可能避免相关设计缺陷，及时HyperMesh是一个功能强大的前后处理平台，是
修改及优化设计方案，从而大大缩短产品开发周期。对目前应用最广泛的前后处理软件，可与大多数的有限
车身的模态分析可以得到车身的固有频率和振型，发元分析软件搭配使用，如Nastran、ABAQUS、ANSYS、
现结构上的薄弱环节并加以改进，模态分析的结果也LS—DYNA等。HyperMesh主要用于汽车行业，它已经
是对车身进行进一步动力学分析的基础。成为全球汽车行业的标准配置，几乎所有的整车厂商
通过查阅大量参考文献发现，以往的汽车车身有和大多数配件厂商都在采用它。同时，HyperMesh也广
限元建模，车辆乘坐室大多采用三维壳单元(SHELL)泛进入各行各业，如航空航天、通用机械与日用品等行
表示，驾驶室的梁和柱等采用三维梁单元(BEAM)表业。它的优点体现在：具有各种不同的CAD软件的接
示，单元尺寸大多~iz3o～50ⅡⅡn。本文使用先进的有限口，例如，uG、Pro／E、CATIA、IGES、STEP等，读入CAD
元前后处理软件HyperMesh，采用二维壳单元这一全几何模型的速度与效率较高；配有与各种有限元计算
新的建模方法进行车身有限元建模，获得了较为理想软件(求解器)的接口，为各种有限元求解器写出数据
的分析结果。文件及读取不同求解器的结果文件；可实现不同有限
元计算软件之间的模型转换功能，这在很大程度上提
1有限元前后处理软件HyperMesh
高了工作效率。
有限元分析技术已经发展成为CAE的核心，而贯
2模态分析的理论基础
穿于产品概念设计、详细设计和制造过程的CAE仿真
技术对提高产品性能和质量起着举足轻重的作用。作在进行模态分析时，通常假定物体处于自由状态，
为有限元仿真分析基础的有限元分析前处理技术，有即总载荷向量F()=0，当不考虑系统的阻尼时，则
限元网格划分技术和有限元建模技术越来越受到分析无阻尼多自由度系统的自由振动微分方程为：
人员的重视。据统计，有限元前处理要占CAE分析流MU+KU=0(1)
程80％的时间，且计算分析结果的准确性依赖于网格式中～结构的总质量矩阵
的质量，因此高性能的前后处理软件可以大大缩短卜结构的总刚度矩阵

女国家自然科学基金资助项目(编号：50535010)【—一整