加油车车架结构模态分析摘要

加油车车架结构模态分析摘要：

利用ANSYS程序采用空间SHELL单元，对某油罐车车架结构的振动特性进行有限元分析，验证车架在正常行驶时,路面对其激励的振动频率是否接近油罐车车架的固有频率，从而发生共振。 

长期以来，对车辆的车架钢结构设计较注重静态设计，但由于车辆运行速度的提高，车架钢结构及车辆主要零部件的结构设计必须要从以静强度为主要准则的静态设计向具有良好动特性的动态设计过渡。随着车速的提高，由线路不平顺引起的随机激励的频域加宽，导致车辆垂直和横向振动增大，并通过转向架作用于车体，以较高频率激励出车体的弹性振动，影响车体的疲劳寿命。对车架进行模态分析得出其结构的固有频率，规避激励频率，为进行谐响应分析，瞬态动力学分析打下基础。

[1]  1．结构动力学特性分析的有限元法  n个自由度阻尼系统的运动微分方程为  [M]{..x(t)}+[C]{. x(t)}+[K]{x(t)} = {F(t)}           

 (1)  式中，[M]为系统的n×n阶质量矩阵；[C]为系统的n×n阶阻尼矩阵；[K]为系统的n×n阶刚度矩阵；{x(t)}，{.x(t)}，{.. x(t)}分别为系统的位移，速度和加速度响应列向量，均为n阶；{F(t)}为n阶动态载荷列向量。在求解系统固有频率和固有振型时，因阻尼较小，可不考虑阻尼的影响，则系统的自由振动方程为  [M]{.. x(t)}+[K]{x(t)} = 0                        

(2)  它的解可以假设为  {x(t)}={ϕ}sin(ωt-t0)                           

(3)  式中,{ϕ}是n阶向量，ω是向量{ϕ}的振动频率，t是时间变量，t0是由初始条件确定的时间常数。将式(3)代入式(2)，就成为求广义特征值的问题：  [K] {ϕ}-ω2[M] {ϕ}=0                          

(4)   求解以上方程可以确定{ϕ}和ω,结果得到n个特征解(ω12,ϕ1 2),(ω22,ϕ22), …(ωn2,ϕn2)其中特征值ω1,ω2,ωn代表系统的n个固有频率,并有0<ω1<ω2<…<ωn,特征向量ϕ1,   ϕ2…ϕn,代表系统的n个固有振型的。

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