四自由度汽车振动影响分析

后轮胎阻尼系数

(ct2) 0kN?s/m 表3.1 CA1141四自由度模型参数 定义材料参数：单元材料所要定义的参数有弹性模量，泊松比，和密度。此模中主要征对的就是梁单元的材料参数，模型所假设的为无质量轻质梁，故密（DENS）为0；弹性模量(EX)为2e11，泊松比（PRXY）为0.3。

此模型采用先创建节点，再依据节点生成各单元。

图3.1 ansys中的四自由度汽车模型

3.2振动模态和功率谱密度分析

振动模态是弹性结构固有的、整体的特性。通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性，就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。在此模态分析是后面要进行的PSD(功率谱密度)分析的基础。

ANSYS模态分析主要有添加边界条件、定义分析类型、模态求解三个步骤。 ANSYS模态分析得到的各阶固有频率如表所示：

表3.2 模态分析各阶固有频率

阶数 一阶 二阶 三阶 四阶 频率（f） 1.8872 5.6468 10.488 12.808

一阶振型图 二阶振型图

三阶振型图 四阶振型图

图3.2模态分析各阶振型图

谱分析是一种将模态分析结果和已知谱联系起来的计算结构响应的分析方法，主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷的动力响应。

在模态分析完成的基础上，ANSYS谱分析有定义分析类型、模型输入、模型求解、三个步骤。

3.3模态合并

谱分析中的模态合并是因为激励谱其实是由一系列的激励组合成的一个谱，里面的频率不会是只有一个，而不同的激励频率对于结构产生的结果是不一样的，

对于结果的贡献也是不一样的，所以要选择模态组合法对模态进行组合，得到最终的响应结果。

模态合并后，在ansys的post26后处理器中可以查看谱分析得到响应结果的谱值，并且以图表曲线的形式呈现。如下示例：

图3.23 A级路面车速30km/h时的车身质点加速度功率谱响应

图3.24 A级路面车速30km/h时的车身质点加速度功率谱响应（4-16Hz）

四、结果分析

4.1路面等级对振动的影响

分析路面等级对汽车振动的影响，采用控制变量法，保持车速一定，分别用ansys分析得到汽车在A、B、C级路面上的加速度响应谱的曲线，通过曲线对比分析得出结论。这里以车速40km/h为例。

图4.1 A级路面车速40km/h时的车身质点加速度功率谱响应

图4.2 A级路面车速40km/h时的车身质点加速度功率谱响应(4-16Hz)

图4.3 B级路面车速40km/h时的车身质点加速度功率谱响应

图4.4 B级路面车速40km/h时的车身质点加速度功率谱响应(4-16Hz)