商用车驾驶室结构性能分析与优化研究

发布时间：2020-10-27 04:47

　　 本文以商用车驾驶室作为研究对象,从结构静动态特性和声学特性入手,实现了驾驶室结构的优化与车内综合声场控制的工作。建立驾驶室白车身的结构有限元模型,并进行自由模态和试验模态分析验证模型的精度,了解该车身结构的动态特性。对驾驶室的模态、弯曲刚度、扭转刚度以及满载条件下驾驶室在加速、制动、转向、垂直冲击下的强度等静态特性进行分析。并针对分析结果,指出了驾驶室的弯曲与扭转刚度的不足。在驾驶室静动态特性分析的基础上,采用多目标拓扑优化方法对驾驶室结构进行综合优化。首先建立综合目标函数,来实现静态刚度和低阶振动频率的协同优化。然后对静动态多目标拓扑优化结果进行分析,找到车身结构的薄弱位置,进而根据可制造性确定需要修改的结构,并提出修改办法。最后经过优化设计,车身的弯曲刚度、扭转刚度有较大幅度提升,同时车身模态性能也有所改善建立驾驶室声腔和声固耦合有限元模型,并开展NTF试验验证模型的精度。对驾驶室声学场点声学响应进行分析。分别计算耦合与非耦合声压,进行对比分析,找到峰值频率,进而确定主要降噪频率,为后期的优化工作指明方向。基于ATV技术对驾驶室内声场进行板件贡献度分析,再结合多场点、多频率点处的综合声场贡献度,确定优化的关键板件。基于MATV技术的模态贡献度分析找到这些板件的振动腹点位置,并在腹点处涂贴自由阻尼层。最后基于驾驶室内噪声响应面模型对驾驶室关键板件与阻尼层厚度进行优化,重新计算优化后驾驶室内声场,成功抑制了驾驶室内声场的噪声。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.81
【部分图文】：

图 2.2 驾驶室 CAD 模型Fig 2.2 CAD model of the cab结构形状特点，冲压件基本为薄壁件，厚度远小于室 CAD 模型导入 Hypermesh 后对各个零部件的中复。修复完成后，主要使用四边形与三角形单元划进行控制[31]，网格的具体划分标准如表 2.1 所示表 2.1 网格划分标准Tab 2.1 Grid classification standard名称 二维网格标准 （Warpage） 15（Length） 按 10mm 划分， 4mmAspect Ratio） 5Jacobian） 0.6SkewAngle） 10

第二章 驾驶室结构有限元建立及其基础性能分析评价驶室在建模过程中，本文根据其结构特点，把驾驶室分为顶棚总成围总成、地板总成、后围总成五个部分。在 Hypermesh 前处理软件中分进行网格的划分，最后装配在一起，完成建模。在各个部分以及各焊使用 ACM2 进行模拟，螺栓等连接采用 REB2 来模拟。得到驾驶如图 2.3 所示。其中网格单元的平均尺寸为 10mm，三角形单元 1单元共 309993 个，三角形单元占比约 4%，节点 332724 个，网格质计算要求。

第 5 阶 第 6 阶图 2.4 驾驶室主要低阶模态Fig 2.4 The main low-end cab mode根据驾驶室模态计算结果可知，驾驶室第一阶模态频率与其他同类商用车水平基本持平，但是 A 柱和顶棚前部交接处发生了较大的位移，可能会影响驾驶室的刚度和强度；前几阶模态中局部模态过多，尤其是顶棚和地板，这些板件在受到激励时可能会产生共振，影响车内的声学环境，降低驾驶室的 NVH 水平。2.3 驾驶室模态试验前文的驾驶室模态数值计算由于建模精度和边界条件的因素，计算的结果可能并不能反映车身真实的静动态特性。因此有必要对驾驶室进行试验模态分析，验证驾驶室建模的精度。将驾驶室白车身置于支架上，并在悬置与支架之间用弹性橡胶支撑。选择驾驶室左后悬置作为激励点。基于 LMS Test.lab 模态测试模块，采用力锤单点激励，多点拾振的方案对驾驶室开展模态试验[33]。模态实验测试模型如图 2.5 所示，经
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本文编号：2858062