在開發(fā)工程車和乘用車時(shí)，為了整車的駕乘舒適性和減少動(dòng)力系統(tǒng)振動(dòng)向整車傳遞現(xiàn)象的發(fā)生，必須計(jì)算動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的模態(tài)及解耦，以期達(dá)到良好的隔振效果和整車舒適性。動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)主要有兩個(gè)作用：

? 一是固定和支撐動(dòng)力總成，限制動(dòng)力總成在各種工況下的位移量，防止與其它部件碰撞；

(相關(guān)資料圖)

? 二是隔振作用，將動(dòng)力總成的振動(dòng)盡可能少的傳遞到車身。懸置系統(tǒng)隔振性能的核心就是解決剛體模態(tài)的頻率分配和振動(dòng)耦合問(wèn)題，簡(jiǎn)言之就是關(guān)注動(dòng)力總成的剛體模態(tài)和解耦率；

? 三是作為動(dòng)力吸振器，吸收來(lái)自路面的振動(dòng)激勵(lì)。

MSC Nastran是汽車行業(yè)有限元分析的標(biāo)準(zhǔn)工具。長(zhǎng)安汽車、東風(fēng)神龍、吉利汽車等汽車行業(yè)頂級(jí)廠商都在應(yīng)用MSC Nastran作為主要整車NVH仿真工具，利用Nastran可以完成模態(tài)解耦、非線性剛度校核、28工況等標(biāo)準(zhǔn)懸置系統(tǒng)開發(fā)。同時(shí)，基于f06、pch或者HD5格式文件，可以完成分析流程自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理，仿真結(jié)果提取、報(bào)告自動(dòng)生成等工作。本章集中在利用Nastran完成模態(tài)解耦分析。

Part.1

動(dòng)力懸置模型組成

1、建立發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)心點(diǎn)位置，懸置點(diǎn)位置需要將懸置靠近發(fā)動(dòng)機(jī)位置的模擬點(diǎn)與質(zhì)心點(diǎn)使用rbe2相連，并在質(zhì)心點(diǎn)位置建立conm2質(zhì)量單元，該質(zhì)量單元賦值發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量屬性;

2、懸置點(diǎn)位置需要建立兩個(gè)重合的點(diǎn)，用來(lái)模擬懸置的主動(dòng)側(cè)和被動(dòng)側(cè)，并用三向的bush單元來(lái)連接這同一位置的兩個(gè)點(diǎn)。設(shè)置bush的三向剛度K，以及使用GE設(shè)置其阻尼.為方便建模，可以將重合的懸置點(diǎn)先移動(dòng)一定距離，bush建立好后，將另一側(cè)再移回原位置。Nastran廣義彈簧單元，支持定義屬性，模態(tài)分析，只需輸入剛度信息：

3、PLOTEL,為顯示和示意需要，建立PLOTEL單元，表示動(dòng)力系統(tǒng)完整外形。

圖：Patran中動(dòng)力系統(tǒng)模型

MSC計(jì)算工況定義與結(jié)果輸出要求，其他GPKE為節(jié)點(diǎn)動(dòng)能輸出，標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)定義：

備注：支持PRINT、PUNCH格式輸出；

支持SOL 103模態(tài)計(jì)算。

動(dòng)力懸置系統(tǒng)輸出中，需要定義SET，輸出質(zhì)心點(diǎn)節(jié)點(diǎn)模態(tài)動(dòng)能。

上圖示例，完成計(jì)算后，可以在f06、PCH或H5文件中，查看節(jié)點(diǎn)動(dòng)能，在6個(gè)方向分解量。

圖：MSC.Nastran .f06

圖：MSC.Nastran .pch

圖：MSC.Nastran .h5

基于上述文件整理后，校驗(yàn)?zāi)B(tài)動(dòng)能各個(gè)方向上分量見下表。

表：基于計(jì)算結(jié)果整理，模態(tài)動(dòng)能分布

6階模態(tài)在X方向上，模態(tài)動(dòng)能分析如下圖，由圖中可知，X方向?yàn)?.19Hz主振動(dòng)。

5.19Hz振動(dòng)振型動(dòng)能在6個(gè)方向上分布柱狀圖，由下圖可知，該模態(tài)頻率為X方向振動(dòng)。

Part.2

結(jié) 論

目前，在車輛開發(fā)過(guò)程中，有基于Matlab或其他自編寫程序，進(jìn)行懸置系統(tǒng)解耦等方面工作，針對(duì)動(dòng)力懸置系統(tǒng)開發(fā)，基于MSC Nastran 進(jìn)行懸置系統(tǒng)開發(fā)由以下優(yōu)勢(shì)：

? 企業(yè)NVH開發(fā)中，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算程序，有50多年工程應(yīng)用歷史，各大OEM均有Nastran程序，其他軟件投資少；

? MSC Nastran 功能完善，可以基于同一模型支持；

? 懸置系統(tǒng)解耦率計(jì)算；

? 隔振率分析，支持線性彈簧或頻變特性彈簧特性分析；

? 極限位置分析，支持非線性彈簧分析，基于試驗(yàn)測(cè)試輸入拉伸、壓縮曲線校核不同載荷作用，動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)；

? 懸置橡膠部件詳細(xì)設(shè)計(jì)，考慮材料超彈性分析，支持彈性元件自接觸等非線性分析；

? 懸置系統(tǒng)與整車系統(tǒng)傳遞分析；

? 基于python語(yǔ)言數(shù)據(jù)分析與自動(dòng)化報(bào)告生成等。

為了推進(jìn)NASTRAN軟件深入應(yīng)用，后期會(huì)講解和演示隔振率、極限位置非線性分析等相關(guān)內(nèi)容。

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