毕业论文_汽车乘坐室的结构动态响应分析㊣精品文档值得下载

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多自由度结构的振动分析和单自由度的分析方法原理相同，不同之处是其分析增加了模态这重要概念。

所谓模态是多自由度线性系统的种固有属性，可由系统的特征值与特征矢量也称固有矢量，或主振型两者共同来表示他们分别从时空两个方面来刻画系统的振动特性。

所以，要了解多自由度结构的动力学特性，首先应该掌握它的各阶模态的振型和固有频率。

结构的各阶模态参数是通过求解多自由度结构振动方程得到的。

对于自由度为维的结构振动系统其运动方程可以写为这里分别是各质量的加速度速度位移以及作用于系统的外力列矩阵而分别是系统的质量矩阵阻尼系数矩阵弹性系数矩阵也称中北大学届毕业论文第页共页刚度矩阵。

对式是通过模态分析法进行求解的。

模态分析法是将个多自由度系统的运动通过模态变换，分解为若干个的模态运动，其中每个模态运动相当于个单自由度系统的运动，因此可以方便的分别求出各个模态运动，再叠加后得到系统的总运动。

模态分析法也是有限元计算结构振动特性的种理论基础。

模态分析方法分为实模态分析和复模态分析。

由于本文研究结构模态分析时，没有考虑阻尼的影响，所以在此只对无阻尼实模态分析做以描述。

无阻尼多自由度线性振动系统的运动微分方程可表示为其中与都是阶实对称矩阵，且设为正定。

当⋯时，是系统在初始激发后，进行自由振动，其自由振动微分方程可表示为式的特征方程为其中是系统做简谐振动的角频率。

结构的主振型方程可由下式表示，由此，在不计任何倍数差别的意义下，可确定个实矢量，称为系统的主振型。

用，⋯，表示的运动称为系统的主振动。

可见，无阻尼线性系统的主振动都是谐振动。

每个主振动有其固有的频率，在每个主振动中，各个位移分量振幅的相对大小与相位由主振型确定。

在这种情形下，系统的特征矢量都是实矢量，故也称实模态。

总之，对个自由度的振动系统，具有阶固有频率对应的有个谐振动的振幅分布当有特定阻尼情况时，还对应地有振动的个阻尼系数。

激励力作用下般结构的振动响应分析般结构是由膜弦板和梁等基本结构组成，这些基本构件是分布参数系统，它们中北大学届毕业论文第页共页的运动方程有偏微分方程确定，它们的运动形式和位移分布由外加激励和边界条件以及初始条件确定。

对于般结构，统的运动方程为，式中是空间坐标的线性微分算子。

采用模态分析法求解该运动方程。

当结构做无阻尼自由振动时，运动方程为设式满足给定边界条件的简谐振动解为，其中谐振动的角频率，它是决定于系统的参数并满足边界条件的特征值，对于连续系统，它有无限个特征值阶谐振型的分布函数，它是对应于特征值的特征函数。

由于特征值有无限个，所以特征函数也为无限个，于是自由振动稳态解为，特征方程满足以下方程现在假设线性系统被激振动的解可以被分解为许多具有模式分布形式的解的线性组合，即假设解为，将式代回到式并考虑到式关系，结合特征函数的正交性关系，同时假设结构上点，作用单频点力，则求解可得到这里，单频力被记为，，最后可得中北大学届毕业论文第页共页，是点作用个集中的单位强度的单频力时，产生在任意点的第阶简谐模式的位移分量，也是点处力作用在点的阶模态的单频响应函数是点作用单频力情况下点的位移响应，即点力作用下结构位移的单频响应函数。

中北大学届毕业论文第页共页车辆乘坐室结构分析的基本工作原理有限元动态分析基本原理有限元方法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的种现代计算方法，最初是在年代作为处理固体力学问题的方法出现的。

它根据变分原理，把连续介质离散成组单元，使无限自由度问题转化为有限自由度问题，再用计算机求解。

有限元方法具有以下优点分析形状十分复杂的非均匀的各种实际工程结构在计算中可以模拟各种复杂的材料本构关系载荷和条件进行结构的动力分析由于前处理和后处理技术的发展，可以进行大量方案的比较分析，并迅速动，而且后乘坐室颠簸更厉害。

在对汽车前后挡风玻璃前后车门以及顶盖的频率振动测试，其都是在左右达到振幅最大。

综上所述，汽车在不平路面行驶过程中，后乘坐室比前乘坐室颠簸得更厉害，而且是座位先振动，然后是车窗以及挡风玻璃振动。

中北大学届毕业论文第页共页结论工作总结本文以型小轿车乘坐室模型为对象，研究了汽车乘坐室的结构动态响应，对汽车制造的材料选择以及结构优化具有定得指导意义，本文所做的工作和取得的成果总结如下研究了有限元法的基本原理，推导了有限元动力学分析的基本求解过程，探讨了有限元建模的技巧，然后，利用大型通用有限元分析软件建立了小型汽车壳体结构有限元模型。

对结构的振动响应进行有效的分析。

有两个因素控制着结构振动的振幅和频率，个是对结构施加的激励特性另个是结构的固有特性。

改变激振特性或改变结构的动力特性都将改变被激起的振动响应。

如果结构的任何个固有频率被激励，那么都会发生共振现象，从而形成共振较高的动态响应和噪声。

所以分析结构振动的响应首先要分析系统的固有频率和振型，即对有限元模型进行模态分析。

在模态分析基础上，进行了动态谐响应分析，在汽车发动机部位施加激励载荷，得出观测点的幅频曲线，并分析得出发动机发动时对乘坐室的影响在汽车轮胎部位模拟施加激励载荷，得到观测节点的幅频曲线，分析路况对乘坐室的振动影响，为壳体结构振动预测及优化设计提供了理论根据。

工作展望由于受到时间和客观条件的限制，对驾驶室结构动态特性的研究工作难以面面俱到，还有许多工作要做，今后希望可以从以下几个方面加以进步研究在有限元建模过程中，与汽车乘坐室实际模型更加接近，使计算结果更精确，更符合现代汽车的生产制造。

在对汽车进行振型分析时，增加对结构的瞬态动力分析谱分析以及模态叠加分析等复杂分析。

进行驾驶室的结构灵敏度分析，为驾驶室结构设计及减振降噪起到指导作用，为汽车的人性化设计提供更好的技术支持。

中北大学届本科毕业论文第页共页参考文献杜留法机械结构动态设计方法及应用研究硕士学位论文，西北工业大学，。

凌胜轮式机动车辆动态响应分析研究北京科技大学报，年月第期。

郭兴旺，邹家祥对机械振动系统的六种动态分析方法的评述期刊振动与冲击第卷第期，北京航空航天大学，北京科技大学，年。

刘鹏驾驶室结构动态特性及其声固耦合作用的研究硕士学位论文，西北工业大学年第卷第期。

徐攸在，刘兴满主编桩的动测新技术中国建筑工业出版社，周先雁，朱之基用计算机拟合导纳曲线的方法检验桩质量的研究湖南大学报，高德平机械工程中的有限元法基础西北工业大学出版社，何怀波工程设计分析的有限元法进展重庆工学院学报高卫民，王宏雁汽车结构分析有限元法汽车研究与开发成思源有限元法的方法论重庆大学学报社会科学版杨德全，赵忠生边界元理论及应用北京理工大学出版社，朱加铭，欧贵宝，何蕴增有限元与边界元法哈尔滨工程大学出版社，曹咏弘，程昌钧粘弹性薄板动力响应的边界元方法华北工学院学报黄永强，陈树勋机械振动理论机械工业出版社，李润方，韩西，林腾蛟，钟厉齿轮系统耦合振动的理论分析与实验研究机械工程学报郭兴旺，邹家祥对机械振动系统的六种动态响应分析方法的评述振动与冲击中北大学届本科毕业论文第页共页致谢本文的完成与我的老师和同学们的帮助是分不开的，在此表示深深的谢意。

首先，感谢我的导师彭彬彬教授。

彭老师学识渊博学风严谨工作认真，他对科学的认真态度也是我做毕业设计期间得到的宝贵财富。

论文的每个环节都倾注来彭老师的心血，从论文开题报告到入手方法，再到数据论证结果分析，都给予了我很多指导，使我很快进入到课题研究状态之中。

在生活中，彭老师关心我的毕业去处，还给予了很多建议。

感谢辛志杰老师对我毕业设计的指点和帮助。

然后，感谢我的同学李晓鹏杨绪彬韦占勇杜映柯希林徐敏对我毕业设计的指点和帮助，还要感谢我宿舍的舍友对我的大力支持。

最后，感谢我的父母，感谢他们的关心和爱护，没有他们无私的爱，我是无法完成学业的。

中北大学届毕业论文第页共页绪论研究的意义和工程应用背景随着生产和科学技术的高速发展，机械产品与设备也日益向高速高效精密轻量化和自动化方向发展，产品的结构日趋复杂，对其工作性能的要求也愈来愈高。

为了使这些产品和设备安全可靠的工作，其结构系统必须具有非常良好的静动态特性。

现代机械结构动态设计就是在这个背景下应运而生的种科学设计方法，也是近年来振动工程界开展的最广泛的研究领域之。

当前，为了提高我国机械产品在国际市场中的竞争能力，如何保证产品的高性能高质量和低成本，是机械产品设计面临的新问题。

为此，要求在设计阶段能预估机械结构的静动特性。