[發(fā)明專利]一種車身結(jié)構(gòu)各局部模態(tài)貢獻度的評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610195527.3
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105912748B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 那景新;姚成;袁正;慕文龍;譚偉;賀午陽;范以撒;秦國鋒;楊丹瑒;劉偉濤
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 王壽珍

技術領域

本發(fā)明涉及車身結(jié)構(gòu)設計領域，發(fā)明一種車身結(jié)構(gòu)各局部模態(tài)貢獻度的評價方法。

背景技術

建國以來，我國汽車工業(yè)從無到有、由小到大有了很大發(fā)展。汽車生產(chǎn)的實踐一再表明：整車生產(chǎn)能力的發(fā)展取決于車身的生產(chǎn)能力；汽車的更新?lián)Q代在很大程度上也決定于車身。隨著車身新材料的應用以及模塊化進程的發(fā)展，在進行車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計時，需要對車身各局部模塊中的桿件規(guī)格與結(jié)構(gòu)布置進行獨立設計。考慮到車身是一個大型空間超靜定結(jié)構(gòu)，其各局部模塊中的構(gòu)件存在相互的耦合關系，因而在進行模塊化設計時，面臨的設計變量往往是多元而非單一的。

模態(tài)分析是對汽車振動進行控制的有效手段。為了避免類似共振、噪聲過大等不良現(xiàn)象,確保汽車使用的安全可靠，車身結(jié)構(gòu)在各階振型下的固有頻率均需滿足設計要求。然而在進行車身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計時，現(xiàn)有的模態(tài)評價方法僅能完成對整車結(jié)構(gòu)的模態(tài)評價，無法對車身各局部模塊進行基于模態(tài)性能的設計。現(xiàn)有的靈敏度分析等方法也只能考察一類構(gòu)件中單個設計變量對整車模態(tài)的影響，且操作流程復雜繁瑣，無法快速有效地應用到車身結(jié)構(gòu)的設計之中。因而設計人員由于缺少設計指導，只能依靠經(jīng)驗在整車結(jié)構(gòu)中對各局部模塊結(jié)構(gòu)進行耦合迭代設計。這樣的設計模式往往導致車身結(jié)構(gòu)的設計周期過長，且不利于車身設計模塊化進程的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有車身結(jié)構(gòu)設計方法中存在的不足，發(fā)明一種車身結(jié)構(gòu)各局部模態(tài)貢獻度的評價方法。該方法通過對車身各分總成及局部模塊的模態(tài)貢獻度進行評價，為設計人員在進行局部模塊化設計時提供參考，對局部模塊的結(jié)構(gòu)布置進行優(yōu)化調(diào)整，使車身結(jié)構(gòu)整體性能的分配更加合理，達到減輕結(jié)構(gòu)重量且改善車身結(jié)構(gòu)性能的目標。

一種車身結(jié)構(gòu)各局部模態(tài)貢獻度的評價方法，主要包括以下步驟：

(1)、建立車身結(jié)構(gòu)的整體仿真模型，并計算獲得車身整體的各階模態(tài)頻率f_i⁽⁰⁾(i＝1、2、3…m)；

(2)、給車身結(jié)構(gòu)整體剛度一個適當改變量ΔK(ΔK＝μK)，并計算改變后的整車各階模態(tài)頻率f_i⁽¹⁾(i＝1、2、3…m)；其中：μ表示在進行貢獻度評價時對各局部剛度和整體剛度的調(diào)整量，K表示車身結(jié)構(gòu)調(diào)整前的整體結(jié)構(gòu)剛度；

(3)、將車身整體結(jié)構(gòu)按車身分總成分解為若干個局部模塊；

(4)、參照步驟2中的μ值，依次給各模塊j(j＝1、2、3、…n)的剛度一個相同比例的改變量ΔK_j(ΔK_j＝μK_j)，并再次計算改變后的整車各階模態(tài)頻率fi_j(i＝1、2、3…m)；

(5)、令λ_ij＝(f_ij-f_i⁽⁰⁾)/(f_i⁽¹⁾-f_i⁽⁰⁾)×100％，其中λ_ij為第j個局部模塊對整車第i階模態(tài)的貢獻度；

(6)、計算獲得各局部模塊對整車各階模態(tài)的貢獻度，并建立對應的局部模態(tài)貢獻度矩陣λ_f(如式1所示)；

(7)、分別計算矩陣λ_f中各列元素的均值即為各局部模塊對整車各階模態(tài)的綜合貢獻度。

所述步驟(3)中的各分總成模塊，根據(jù)主要質(zhì)量安裝點及各功能模塊的設計要求還可進一步進行細化分解，并進行模態(tài)貢獻的評價。

實現(xiàn)所述步驟(2)與步(4)中的剛度改變，根據(jù)有限元計算中結(jié)構(gòu)剛度與材料楊氏模量的正比關系，可以通過給楊氏模量一個適當改變量ΔE的方式，ΔE＝μE，使結(jié)構(gòu)剛度產(chǎn)生相同比例的改變，由于在進行數(shù)值計算時存在舍入誤差，因此改變比例μ的絕對值不能過小，考慮到車身各模塊之間的耦合關系，E表示車身結(jié)構(gòu)所用材料的楊氏模量；μ表示在進行貢獻度評價時對各模塊結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量和整體結(jié)構(gòu)材料的楊氏模量調(diào)整量，|μ|取值應在[0.05,0.15]內(nèi)。

實現(xiàn)所述步驟(7)中的各局部模塊對整車各階模態(tài)的綜合貢獻度評價，可通過對矩陣λ_f中對應元素進行均值運算來考察各局部模塊對整車某幾階模態(tài)的綜合貢獻度；也可通過求得矩陣λ_f中對應元素的比值，來考察各局部模塊對整車某幾階模態(tài)貢獻度的相關性。

有益效果