[發(fā)明專利]一種改進復雜結(jié)構(gòu)低頻振動性能的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910343597.2
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110175365A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 謝小平;孫晴;王瓊;陳德朋;陳偉東
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種改進復雜結(jié)構(gòu)低頻振動性能的方法，其特征在于所述方法包括下列步驟：

步驟1：搭建試驗平臺，采用試驗模態(tài)分析法得到該汽車車身結(jié)構(gòu)的試驗結(jié)構(gòu)模態(tài)與振動頻率響應函數(shù)；

步驟2：有限元建模技術(shù)搭建車身結(jié)構(gòu)有限元分析模型，進行有限元仿真分析，得到仿真結(jié)構(gòu)模態(tài)與振動頻率響應函數(shù)；

步驟3：基于實際車身結(jié)構(gòu)與試驗模態(tài)，進行模態(tài)對標分析，確認有限元模型的準確性和可靠性；

步驟4：基于對標完成的有限元模型，針對振動頻率響應函數(shù)峰值異常的頻率，開展基于板件厚度的靈敏度分析，找到車身設計局部剛度與整體剛度不匹配的板件；

步驟5：再計算車身結(jié)構(gòu)在該頻率下模態(tài)應變能，找出在該板件上的應變能集中分布區(qū)域；

步驟6：對于該板件應變能集中的區(qū)域，采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法，大幅降低了問題頻率振動峰值幅值，并對優(yōu)化方案進行驗證。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進復雜結(jié)構(gòu)低頻振動性能的方法，其特征在于，所述步驟(1)具體為：搭建試驗平臺，具體包括：1)對車身采用空氣彈簧支承方式，其中要求空氣彈簧的共振頻率小于3Hz，減少試驗時，結(jié)構(gòu)干涉對試驗的影響，保持車身穩(wěn)定，使白車身接近于自由狀態(tài)。2)在車身的主要板件及關(guān)鍵點處布置三向加速度傳感器。3)采用激振器在車身懸置處激勵。3)傳感器將振動信號傳至測試系統(tǒng)通過參數(shù)辨識以及穩(wěn)態(tài)圖和模態(tài)指示函數(shù)的驗證，得出各階模態(tài)頻率、阻尼比、振型描述及振型圖以及頻率響應函數(shù)，確定頻率響應函數(shù)峰值過高對應的問題頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進復雜結(jié)構(gòu)低頻振動性能的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體為：采用前處理軟件建立車身結(jié)構(gòu)有限元模型，采用Lanczos方法提取模態(tài)，進行0-60Hz范圍內(nèi)自由模態(tài)分析，得到車身結(jié)構(gòu)主要整體模態(tài)頻率及振型。并分別建立車身頻率響應函數(shù)對應的激勵力載荷和約束工況，設置結(jié)構(gòu)響應輸出，采用有限元求解軟件實現(xiàn)車身性能仿真分析，完成初始模型的性能評估。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進復雜結(jié)構(gòu)低頻振動性能的方法，其特征在于，所述步驟(3)具體為：計算試驗模態(tài)振型和有限元仿真模態(tài)振型的模態(tài)置信度MAC值以及整體模態(tài)頻率的差值，通過對質(zhì)量，網(wǎng)格，連接關(guān)系的校對調(diào)整，保證MAC值在0.8以上，頻率差在5％以內(nèi)，即得到可信度較高的有限元模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進復雜結(jié)構(gòu)低頻振動性能的方法，其特征在于，所述步驟(4)具體為：基于步驟(3)模態(tài)對標，得到可靠有限元模型，開展靈敏度分析，在前處理軟件下以車身結(jié)構(gòu)質(zhì)量為約束條件，以車身結(jié)構(gòu)頻率響應函數(shù)的問題頻率幅值為優(yōu)化目標，提取板件厚度參數(shù)為設計變量，建立基于板件厚度的靈敏度分析模型，進行優(yōu)化求解，得到板件厚度靈敏度排序，分別對影響性能的關(guān)鍵板件的厚度進行篩選，找到車身設計局部剛度與整體剛度不匹配的板件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進復雜結(jié)構(gòu)低頻振動性能的方法，其特征在于，所述步驟(5)具體為：計算車身結(jié)構(gòu)該頻率下的模態(tài)應變能，在靈敏度分析得到的關(guān)鍵板件上，找到應力集中區(qū)域，進而確定結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進復雜結(jié)構(gòu)低頻振動性能的方法，其特征在于，所述步驟(6)具體為：基于步驟(4)和(5)得到的關(guān)鍵板件的關(guān)鍵區(qū)域，對此位置，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并驗證。