余弦波形不平度激励下车架响应有限元计算

长春理工大学机电工程学院 刘宁

余弦波形不平度激励下车架响应有限元计算

长春理工大学机电工程学院 刘宁

本文对崎岖山区道路的路面不平度进行了抽象，以余弦波形作为车架的不平度作为输入激励，在利用ANSYS软件构建了某一型号车架的有限元模型基础上，对车架进行了模态分析，得到了车架的固有频率和振型，为车架抗耦合提供了理论支撑；并利用模态分析结果，将抽象后的余弦波形不平度作为路面激励进行了车架响应计算，得出了车架动态响应，包括车架应力随频率的关系和车架位移随频率的关系。

余弦波形；不平度激励；模态分析；有限元

在崎岖山区道路上行车的特点是道路条件差、车辆行驶速度较慢、路面不平度大等，其行车路面往往道路狭窄、曲折，而且凹凸不平。[1]在这样恶劣的行车条件下，车辆的车架强度及在动态激励作用下结构的动态响应成为车辆设计人员主要考虑因素。本文以某型号车辆的车架为分析对象，对崎岖山区道路的路面不平度以余弦波形简化抽象，计算了车架在此激励下的响应。

1 路面不平度简化抽象

在有限元计算中，对路面不平度的激励有功率谱算法和近似算法。功率谱算法需要预先知道路面的激励功率谱量值，而实际道路情况复杂，对不同路段会有不同量值，因此本文对路面不平度抽象成余弦波形，作为路面不平度激励。[2]

本文对凹凸不平的路面进行如下简化：假定路面每个凹凸波谷与波峰相等，且由波峰到波谷之间满足余弦函数，则就可以对崎岖路面简化如下，如图1.1所示：