ANSYS汽车车架在静载和动载下力学问题的有限元分析(2)
6.2.1 路面位移谱的计算原理 23
6.2.2 路面位移谱的位移计算数据 25
7 车架模型动力学分析（瞬态分析） 28
7.1 车架模型瞬态分析方法 28
7.2 车架模型瞬态分析结果 29
7.3 瞬态分析结果分析 32
7.3.1 参考节点的选取 33
7.3.2 参考节点位移-时间曲线图 33
结 论 53
致 谢 54
参 考 文 献 55
1 绪论
1.1 本课题相关知识前景
汽车是现代社会发展中最主要的交通工具，对汽车进行性能评价和性能改进对汽车行业的发展以及社会人民安全的保障有着非常关键非常重要的意义。本专业所学的力学知识在汽车行业有很多的涉及以及应用，是汽车研发中最庞大和最重要的知识体系。汽车的框架结构通常由引擎、车身、底盘等零件组成，发动机涉及振动和力的传递问题；车身和底盘也涉及振动以及应力应变和变形问题。如何让发动机、车身、底盘的振动达到合理的要求，车身各部件采用什么材料，动力传输如何快捷和高效等等，都是汽车研发中所需要进行力学分析的问题。不仅仅是汽车行业，任何产品的的设计都要满足强度要求、刚度要求和稳定性要求等等。
汽车行驶在路面上，看似平整的路面其实是凹凸不平的，路面不同地方的高度不一样，这样就给行驶在路面上的汽车提供了一个位移激励。本课题一方面探讨的是某汽车车架在承受了本身车架重量和货物重量的情况下车架的变形和应力情况，即静载有限元分析；另一方面重点研究的就是某汽车在路面行驶中，由于路面不平对车架所带来的激励下车架的振动情况，应力以及变形等，即动载有限元分析。并且，该课题中研究了不同路面等级以及不同车辆行驶速度情况下某汽车车架的振动变形情况。该课题的研究为路面不平度对汽车车架模型振动影响方面提供了具有参考性的指导意义。
路面上不同位置的高度位移是不一样的，但是一般都是波动在一定范围内。采用计算机相关软件随机模拟的方法可以随机模拟出不同路面的路面不平度。一般情况下基于正弦波叠加模型对其进行随机路面谱的计算机模拟。首先根据空间频率范围上的路面频率谱可以给出随机模拟路面谱的方法，然后利用MATLAB计算机软件编程得到生成任意路面等级空间上随机路面谱的程序。进一步的了解，可以结合多体动力学仿真软件ADAMS的虚拟样机技术对模拟出的随机路面谱进行数据分析和研究讨论。这种研究方法可以了解该随机路面谱的计算机随机模拟能够更方便快捷的结合相关的计算机软件对汽车车架模型性能进行分析和评估。
汽车以一定速度行驶在路面上，道路路面不平度和汽车行驶的速度以及车辆所受的动载荷对车辆振动有着密切的关系。全国很多地方由于经常的出现公路超重超速问题的原因，使得我们国家的众多公路路面早期破损严重，也就是说道路的路面不平度大大的增加。随之而来的是，路面不平度的增大会引起车辆行驶过程中所受动载荷的增加；另一方面，现在驾驶汽车的人喜欢高速行驶，车辆行驶速度的增加也会引起车辆所受动载荷的增大；除了这些还有众多的因素，这些都对路面是非常不利的，对行车驾驶安全也是非常不利的。路面不平度对车辆行驶安全的影响体现在行驶平稳性、汽车刹车制动性、驾驶操作掌握的稳定性以及车辆动力系统等等，车辆行驶速度的提高也会对汽车的制动性、驾驶操作产生一定的负面影响。