基于Ansys的工程车辆前桥结构随机振动分析

王鹏利

（陕西国防工业职业技术学院 710300)

基于Ansys的工程车辆前桥结构随机振动分析

王鹏利

（陕西国防工业职业技术学院 710300)

以陕汽SX3255DM354型工程车辆前桥为研究对象，基于Ansys的结构随机振动响应分析模块，以随机路面不平度为输入激励，研究了车轿结构随机振动响应特性曲线并分析，对车桥的结构优化、改进和疲劳寿命分析做铺垫。

随机振动；车桥；路面不平度；功率谱密度

0 引言

Ansys中的谱分析有为三类：功率谱密度即随机振动分析、动力设计分析和响应谱分析。

1 基于Ansys的随机振动响应分析流程

基于Ansys的随机振动分析步骤包括：建造模型、求模态解、扩展模态、获得谱解等。基于Ansys的车桥结构随机振动响应分析流程如图1所示。

图1 车桥随机振动响应分析流程

2 建立车桥结构有限元模型

建立有限元模型是随机振动响应分析的基础，SX3255DM354型车辆前桥结构中部下弯，中间断面为工字梁，两头设计成方形，其主要设计参数有主销中心距，板簧中心距、板簧座截面尺寸和主销内倾角等。考虑到结构分析的可靠性，建立车桥结构模型时注意：首先主要承载部位保持原有的形状和位置；其次忽略了对分析结果影响不大的特征，如工艺小孔和某些形状复杂、不利于建模的特征；最后对车桥某些局部特征做适当的简化处理，以确保风格划分的可靠性。

在AnsysWB中采用Solid92单元类型建模，控制单元类型的大小，并对局部进行网格细划后得到12956个单元。

3 车桥结构模态分析

模态分析是随机振动分析的基础。车桥结构具有成千上万个自由度，但只有低阶固有频率和相应的振型是最有意义的。根据汽车悬架结构的试验统计参数（表1），该型工程车辆响应的频率范围为0.5～20 Hz，计算所得车桥结构第10振型应力云图如图2所示。

表1 车桥结构前10模态振型频率

图2 车桥结构第10振型云图

4 前桥结构随机振动响应分析

以F级路面不平度激励为输入[1-2]，在节点上施加功率谱密度激励。在后处理器（POST26）中计算并显示车桥结构在节点7239沿Y方向的加速度响应谱曲线（图3）、速度响应谱曲线（图4）和位移响应谱曲线（图5）。

加速度响应的最大峰值在5.2 Hz，速度响应的最大峰值在6.1 Hz，位移响应的最大峰值在7 Hz。

图3 节点7239沿Y方向的加速度响应谱曲线

图5 节点7239沿Y方向的位移响应谱曲线

图4 节点7239沿Y方向的速度响应谱曲线

5 结束语

由节点7239的响应谱图可以看出在随机激励下车桥结构存在一个明显的共振峰值。对比可得，位移响应频率与结构第2阶固有频率6.9143 Hz很接近，相差0.0857 Hz，分析得出这个频率为车桥结构在随机激励下的共振频率。因此在对车桥结构进行设计和改进时，应尽量避免汽车其它部件的振动频率与这个频率发生耦合，从而避免悬架系统发生共振，这样在一定程度上也可以减少共振对车桥造成不利影响。

[1]王鹏利，郭瑞峰.基于数值模拟载荷谱的车辆前桥随机振动疲劳寿命分析[J].工程机械，2013，10(44)：39-42.

[2]马瑞雪，王欣，张科峰.客车骨架结构的随机振动疲劳分析[J]. 机械研究与应用.2011,1：54-57.

U472.4文献标示码：A

王鹏利（1987—），男，助教，硕士研究生，研究方向为结构疲劳可靠性分析研究。