研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化

卢烁

摘要：本文首先介绍了整车有限元模型的建立，文章紧接着阐述了整车模态仿真分析，最后讨论了结构优化分析。通过对于皮卡车进行整体建模，在一系列的实验数据分析条件下，对车身前机舱以及地板模型进行合理分析，并结合自身当前正常运行过程当中存在的一系列问题，提出了结构优化的措施。

关键词：皮卡车车身;前机舱;地板模型;模型分析;结构优化

引言

整车结构模态分析是当前汽车研发当中涉及到的主要领域。根据相关工作人员的实际工作内容可以指导，对于皮卡车车前的设计初期可以对其振型，固有频率以及结构高度有着足够的认识，进而合理的避免皮卡车设计过程当中存在的一系列质量缺陷，有效的保证产品拥有足够的质量水平，满足后续的相关设计要求，进而有效地缩短产品设计工作的时间长短，有效的节省试验过程当中所需要消耗的经济费用，更好的保证相关工作人员的开发产品效率以及开发产品的可靠性。

1整车有限元模型的建立

相关工作人员通过三维软件建立整车的数模，然后将三维模型按照某种对应的格式进行合理保存，进而有效地为后续的接口读入打好软件基础。对建立的整车有限元模型相关工作人员还需要对其进行整车频率响应分析，主要内容包括侧向，扭转，弯曲等[1]。控制好整车有限元模型当中的激励点以及响应点分别贯彻落实好对应的ID号。

2整车模态仿真分析

在确定好了皮卡车整车模型之后，相关工作人员需要将有限元模型放入对应的软件进行模态计算分析。根据动态曲线图可以得到一系列的数据，动态曲线图主要包括扭转工况频率响应曲线，弯曲工况频率曲线以及侧向工况频率响应曲线等[2]。结合图中曲线所代表的一系列状况，可以得知座椅模态对于地板模态有较大的影响程度，而整车前端模态的主要影响因素则主要包括车架模态。总结一系列数据特征，相关工作人员需要采取一系列的优化方案，并且有效的确定优化结果。尽可能地合理地在车架纵梁与横梁之间添加杆连接，尽可能地提高车身发动机激振频率的实际运行情况。主要是提高车价自身的高度以及模态，有效的避免模态耦合现象，进而合理的控制出现共振的可能性[3]。

常见的皮卡车存在的问题，包括在弯曲工况前提下，地板模态耦合与座椅状态以及地板模态在怠速频率内存在的一系列相关问题。根据一系列的实际情况，相关工作人员可以知道，地板模态影响最大的元素是座椅模态。相关工作人员想要更好的优化地板模态的实际运行情况，需要采取有效措施对座椅进行相关考虑[4]。为了更好地避免发生高峰值进而出现共振现象，相关工作人员通常采取最为简单直接的方式，就是有效的降低系统的质量，以达到提高模态频率或者增加系统刚性。这种做法可以有效的改善皮卡车车身系统的动力学特征，有效的优化当前存在的一系列相关问题。为了更好的减轻目标，车轻量化的一系列相关实际需求，工作人员可以提供不同的优化选择。首先是将座椅连接处，尽可能地从原来的刚性连接转换成为弹性连接，并且将座椅旋转高度降低一倍。第2种方法是直接将座椅连接处，从原来的刚性连接有效转化为弹性连接。两种方法在不同的实际情况当中有着不同的效果，然而对于想要达到的目的都有着有效的作用[5]。座椅旋转连接处连接方式的有效改变，可以更好地降低响应峰值。而旋转刚度降低，在一定程度上有效消除了怠速频率段内座椅模态与地板模态偶合产生的响应峰值。这一现象足以说明座椅模态当中座椅旋转刚度对其的影响十分重要，并且也在一定程度上有效表明，这对于地板模态有着不可忽视的重要作用。座椅纵向异步模型与座椅縱向同步模型的响应峰值，在此条件下都有效消失，并且地板模态在怠速频率内的响应峰值也同步消失。

3结构优化分析

相关工作人员通过在车架纵横梁和车架部位增加杆连接来有效提高车价本身的高度以及模型更好地实现，避免状态发生偶合现象，有效的抑制共振结果的出现。结合实际图纸情况，对优化措施进行有效的结构分析可以知道，提高车架本身的刚度以及模态是有效解决某皮卡车车身前机舱以及地板模型问题的关键要素[6]。但是在实际操作过程当中，往往由于车价的优化以及轻量化限制，所以一部分有效措施并不能很好的发挥自身的作用。相关工作人员在车架第三根横梁以及车架纵梁之间有效地添加杆连接，尽可能地改变车架横弯以及整车前端扭转耦合模态所产生的高峰值在怠速频率段内消失。

相关工作人员结合自身工作经验，可以知道影响地板模态的重要因素，是座椅本身模态，所以有效的控制好座椅本身的模态，可以更好的处理地板模态在怠速频率段内被激发出来，而对于产品本身带来的一系列负面影响。常见的解决方案是尽可能地将座椅在某皮卡车整车中摇摆模态当中全部控制在一赫兹怠速频率区间之外。

4结束语

相关工作人员通过对某皮卡车研发过程当中，所存在的一系列整车前端垂向弯曲模态以及车身地板模态，无法满足实际的用户设计需求，这一实际问题进行充分的研究分析，进而合理的通过皮卡车整车的有线源建模以及自由模态的合理分析，进一步对某皮卡车侧向，扭转以及弯曲等不同的工况整车频率合理的分析响应。在一定程度上发现皮卡车整车的实际运行操作规律，有效地提出了一系列的优化措施，进而针对座椅改变座椅连接处当前的刚性连接方式，有效的结合实际情况选择不同的弹性连接以及其他的并发模式，更好的保证皮卡车，车前机舱以及地板模型达到相关的设计分析目标。

参考文献：

[1] 王勖成.有限元法[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2] 徐文本，焦群英.机械振动与模态分析基础[M].北京：机械工业出版社，1998.

[3] 宋纪侠，雷明星，董慧利，杨喜红.某轻型商用车整车模态有限元分析研究[J].河南工程学院学报：自然科学版，2014，26（2）：50-53.

[4] 张平，雷雨成，高翔，汤涤军，肖杰.轿车车身模态分析及结构优化设计[J].汽车技术，2006（4）：5-9.

[5] 谭超，王桂龙.基于HyperWorks的某卡车白车身静刚度分析[J].农业装备与车辆工程，2013，51（10）：15-18.

[6] 杨天云，谢晋市，余瑾，汪君臣.基于NX和Hyperworks的汽车座椅结构设计[J].CAD/CAM与制造业信息化，2011（11）：47-49.

（作者单位：保定长安客车制造有限公司）