基于ANSYS和ADAMS仿真的非对称机体振动分析

发布时间：2017-08-14 14:31

  本文关键词：基于ANSYS和ADAMS仿真的非对称机体振动分析

  更多相关文章： 柴油机 支撑位置 多柔体 机体振动 强度校核

【摘要】：机体振动影响内燃机其它部件的工作,还会传递到载体以及辐射噪声影响车辆驾乘的舒适性。借助多种计算机专业性软件能越来越高效的对机体振动进行模拟仿真,缩短机体研发设计的周期。文中利用建模软件Creo、有限元软件ANSYS和多体动力学软件ADAMS完成某型12缸V型内燃机部件的建模、工作过程仿真和振动分析,对机体输出端突出结构对机体振动的影响进行了探索。首先,在内燃机仿真模型的建立过程中,对机体和曲轴等对机体振动影响权重比较大的部件建立柔性体,建立内燃机刚柔混合模型,并叙述介绍了复杂12缸机体和曲轴复杂结构刚性化时需要注意的问题。第二,对内燃机激励力进行了介绍和分析,得出理论上部件为刚性结构时该12缸V型内燃机的往复惯性力和力矩和旋转惯性力和力矩都是平衡的,但是实际上由于机体和曲轴等部件的变形对机体振动的影响不能忽略。结合激励力分析,机体结构设计时需要避免内燃机额定转速频率的0.5倍、1倍和2倍频率。第三,研究模拟了在三种约束方案下机体的振动情况,经过对测点振动数据的比较得出输出端底座支撑位置靠近输出端端面时机体的振动情况更好。同时对三方案约束下的机体进行了模态分析,并通过模态振型的对比分析了方案三约束时振动情况比较好的原因。第四,考察了输出端端面与机体突出结构间具有凹槽的机体与原机体对机体振动的影响,模拟发现凹槽结构能降低机体振动,并通过两个尺寸相同、激励相同的圆杆的振动模拟来说明机体凹槽结构降低机体振动的现象并非偶然。最后,在ANSYS Workbench中对机体进行了强度分析,得出机体上应力、应变以及变形的分布趋势,并对机体进行了强度校核得出机体在全工况时符合安全强度要求。
【关键词】：柴油机 支撑位置 多柔体 机体振动 强度校核
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 本文主要研究内容11-13
• 2 模态分析理论基础与多体动力学理论13-21
• 2.1 模态分析理论基础13
• 2.2 多自由度系统实模态分析13-17
• 2.2.1 无阻尼系统13-14
• 2.2.2 特征矢量正交性14-15
• 2.2.3 实模态坐标系中的自由响应15-16
• 2.2.4 物理坐标系中的自由响应16
• 2.2.5 频响函数16-17
• 2.3 有限元分析理论17-18
• 2.4 多体动力学介绍18-19
• 2.5 ADAMS柔性体理论19
• 2.6 ANSYS和ADAMS联合仿真19-21
• 3 内燃机虚拟样机建模过程21-32
• 3.1 发动机三维模型的建立21
• 3.2 机体和曲轴模态中性文件的建立21-24
• 3.2.1 机体的MNF中性文件的制作22-23
• 3.2.2 曲轴的MNF中性文件的制作23-24
• 3.3 刚柔混合虚拟样机的建立24-32
• 3.3.1 简要的建立过程24
• 3.3.2 虚拟样机载荷和约束的处理24-32
• 4 内燃机激励力分析32-44
• 4.1 气缸气体压力32
• 4.2 曲柄连杆机构惯性激励力32-40
• 4.2.1 往复惯性力和旋转惯性力32-35
• 4.2.2 往复惯性力矩和旋转惯性力矩35-40
• 4.3 倾覆力矩不平衡的简谐分量40-42
• 4.4 活塞侧向力42
• 4.5 实际激励力的不平衡性42-44
• 4.5.1 实际激励力的不平衡性42-43
• 4.5.2 应避免的激励频率43-44
• 5 底座约束位置对非对称机体振动的影响44-62
• 5.1 分析的主要步骤44
• 5.2 支撑位置的布置44-46
• 5.3 测点的选取46
• 5.4 机体模态分析46
• 5.5 三方案振动模拟的结果及分析46-55
• 5.6 约束位置的改变改善振动情况的原因55-61
• 5.6.1 模态振型55-58
• 5.6.2 方案一与方案三的模态振型对比分析58-61
• 5.7 结论61-62
• 6 机体凹槽结构对机体振动的影响62-68
• 6.1 “振动阻断”62
• 6.2 机体凹槽对机体振动的影响62-63
• 6.3 仿真及结果63
• 6.4 凹槽使圆杆振动降低的现象63-67
• 6.4.1 该部分研究的主要工作流程63-64
• 6.4.2 圆杆建模64-66
• 6.4.3 仿真结果66-67
• 6.5 结论67-68
• 7 机体强度分析68-80
• 7.1 机体强度分析的建立过程68-78
• 7.1.1 机体实体模型的处理68
• 7.1.2 机体网格划分68-69
• 7.1.3 机体边界条件的处理69-76
• 7.1.4 机体变形、应力、应变云图76-78
• 7.2 机体强度分析78-79
• 7.2.1 机体强度分析78-79
• 7.2.2 机体强度校核79
• 7.3 本章小结79-80
• 8 结论80-81
• 8.1 主要研究成果80
• 8.2 研究展望80-81
• 参考文献81-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄秋艳,郭泽英;多柔体系统的动力分析(2)[J];山西师范大学学报(自然科学版);2003年02期

2 张俊红,付鲁华,张殿昌;内燃机振动的主动控制[J];小型内燃机;2000年02期

3 郑栋梁,李中付,华宏星;结构早期损伤识别技术的现状和发展趋势[J];振动与冲击;2002年02期

4 曹妍妍;赵登峰;;有限元模态分析理论及其应用[J];机械工程与自动化;2007年01期

5 侯红玲,赵永强,魏伟锋;基于ADAMS和ANSYS的动力学仿真分析[J];现代机械;2005年04期

6 焦广发;周兰英;;ADAMS柔性体运动仿真分析及运用[J];现代制造工程;2007年05期

7 赵希芳;;ADAMS中的柔性体分析研究[J];电子机械工程;2006年03期

8 张永德;汪洋涛;王沫楠;姜金刚;;基于ANSYS与ADAMS的柔性体联合仿真[J];系统仿真学报;2008年17期

9 马星国;李想;尤小梅;;曲轴系多柔体动力学仿真分析[J];沈阳理工大学学报;2011年06期

10 王智全;周玉丰;;柴油机振动分析研究[J];现代机械;2010年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 杨波;多激励下8L265机体的动态响应分析[D];大连理工大学;2015年

2 丁义峰;8L265柴油机机体强度有限元计算及优化[D];大连理工大学;2015年

3 何兆麒;柴油机非线性隔振系统隔振性能分析[D];大连海事大学;2012年

4 刘爽;基于虚拟技术的柴油机机体低振动设计研究[D];天津大学;2011年

5 张微;动力总成动态特性与振动控制研究[D];天津大学;2008年

6 赵明;内燃机活塞敲击力及其引起的机体振动研究[D];天津大学;2005年

，

本文编号：673149