懸置剛度優(yōu)化
關(guān)注創(chuàng)建者：哀酷大叔 創(chuàng)建時(shí)間：2019-02-25
懸置剛度優(yōu)化的視頻教程
電動(dòng)車懸置襯套的設(shè)計(jì)及靜剛度分析
講述電動(dòng)車懸置襯套的設(shè)計(jì)分析方法和具體步驟： 襯套的設(shè)計(jì) 襯套的分析，單邊縮徑 襯套的位移加載 網(wǎng)格劃分 分析結(jié)果的讀取和導(dǎo)出 由力位移曲線讀出剛度 下集預(yù)告：襯套的快速六面體劃分方法（以用于橡膠襯套的疲勞預(yù)測）
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懸置橡膠主簧 橡膠襯套剛度分析-abaqus初學(xué)者入門
本課程主要講解發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧CAE分析過程 第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧剛度分析總體介紹 第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧3D網(wǎng)格劃分（HYPERMESH） 詳細(xì)介紹2D網(wǎng)格拉伸為3D網(wǎng)格、接口INP文件的生成 第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧主方向剛度分析 詳細(xì)介紹ABAQUS剛度分析、重點(diǎn)講解柱坐標(biāo)系建立、橡膠縮緊過程 第四章 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置橡膠主簧側(cè)方向剛度分析 重點(diǎn)介紹軟墊主方向預(yù)載
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hypermesh&abaqus的橡膠懸置軸套網(wǎng)格劃分及六向剛度仿真計(jì)算實(shí)例視頻教程
模型文件及課件.zip 本課程詳細(xì)介紹了如何利用hypermesh進(jìn)行橡膠懸置網(wǎng)格劃分、接觸對(duì)及縮徑工藝和載荷邊界的設(shè)置，以及在不打開abaqus軟件的前提下，用腳本調(diào)用abaqus求解器來求解橡膠懸置的六向剛度。（從頭操作到尾的實(shí)例教程，感興趣的可以跟著作者一塊做~）
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懸置剛度優(yōu)化的實(shí)例教程
2.3動(dòng)力總成懸置剛度優(yōu)化
本文參數(shù)化優(yōu)化是將幾個(gè)懸置的剛度設(shè)置成變量，將解耦值設(shè)置成優(yōu)化目標(biāo)[4]，通過變量的變化，找出最優(yōu)的一組剛度值，但是在采用此方法參數(shù)化優(yōu)化的時(shí)候，變量不宜太多，否則會(huì)有成百上千組優(yōu)化組合，仿真速度特別的慢。
目前對(duì)新方案（三點(diǎn)懸置）的剛度進(jìn)行優(yōu)化，將懸置軟墊的X、Y向的剛度設(shè)置為常數(shù)(300N/mm)、僅對(duì)Z向剛度設(shè)置為變量，各向解耦目標(biāo)值設(shè)置為大于80％進(jìn)行優(yōu)化，在ADAMS軟件環(huán)境中進(jìn)行優(yōu)化，得到以下幾組典型值，如表3。
3.4由車速引起頻率激勵(lì)分析運(yùn)行仿真時(shí)，發(fā)現(xiàn)Z向剛度從600N/mm向2000N/mm變化時(shí)各向最低的解耦率是逐步降低的，但是都是大于80％的。
電動(dòng)載貨汽車實(shí)際運(yùn)行過程中的頻率激勵(lì)有很大成度主要是由于車速的變化引起的，其本質(zhì)是輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和傳動(dòng)軸的二階頻率。
車速引起的激勵(lì)與輪胎參數(shù)密切相關(guān)，我們所選輪胎規(guī)格為7.00R16，滾動(dòng)半徑為r=376.393mm，滾動(dòng)周長s=2364.95mm，驅(qū)動(dòng)橋速比為i=4.33，推算相關(guān)激振頻率如右表4：
常用車速引起的傳動(dòng)軸二階頻率都在在40.7HZ以上，而橡膠軟墊的Z向剛度在600—750N/mm時(shí)，新方案剛體模態(tài)前6階頻率都低于40HZ,原狀態(tài)的剛體模態(tài)前六階頻率仍出現(xiàn)大于40HZ的值，顯然新方案的模態(tài)分析結(jié)果更具有優(yōu)勢(shì)可以有效的避免有傳動(dòng)軸二階頻率引起的共振。電動(dòng)載貨車車通常都是在鋪裝路面行駛的，據(jù)調(diào)查，常用車速一般都在40—70km/h（高速工況可能會(huì)達(dá)到90km/h），輪胎的激勵(lì)頻率都比較低，基本都在11HZ以下。不管是原方案還是新方案，動(dòng)力總成懸置剛體模態(tài)的最低頻率都大于11HZ,輪胎的激勵(lì)不會(huì)引起動(dòng)力總成的共振。
展開 Matlab運(yùn)行程序 自動(dòng)分析懸置解耦，可自行設(shè)定剛度值范圍進(jìn)行優(yōu)化求解等，以及靈敏度分析
如下
圖8：5kN/mm安裝剛度的高頻試驗(yàn)臺(tái)架的振動(dòng)列線圖，25 kg的移動(dòng)質(zhì)量，正弦激勵(lì)
在 85-2000Hz的頻率范圍內(nèi)，最高和最低加速度的比率為355，為了滿足振蕩幅度的要求精度，在低頻時(shí)振動(dòng)是位移控制的；在大約500Hz以上的頻率（以0.001mm位移的1g加速度），加速度被用作控制參數(shù)，在自動(dòng)測試操作期間，使用m+p VibControl系統(tǒng)執(zhí)行振動(dòng)控制和測量數(shù)據(jù)采集和分析。
高達(dá)2000 Hz頻率下的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的振動(dòng)傳遞特性
在產(chǎn)品開發(fā)初期，復(fù)合材料懸置的高頻動(dòng)態(tài)特性研究已成為大眾汽車公司研究車輛聲學(xué)特性的重要工具。 隨著知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的獲取，盡管沒有預(yù)先優(yōu)化的原型車可用，但是一些零件已可在開發(fā)階段進(jìn)行修改，圖9顯示了三個(gè)幾何尺寸相同的液壓阻尼發(fā)動(dòng)機(jī)懸架的動(dòng)剛度曲線，三個(gè)懸置在500Hz頻率以下的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)剛度相同，但在較高頻率下，其動(dòng)剛度存在顯著差異。 很明顯，這些差異顯著影響車體的振動(dòng)傳播。
圖9：頻率范圍達(dá)到2000 Hz的三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的發(fā)動(dòng)機(jī)懸置的動(dòng)剛度測試曲線
進(jìn)一步的研究表明，液壓懸置膜的結(jié)構(gòu)改進(jìn)可以顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)懸置在高于500Hz的高頻范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)剛度，圖10提供了優(yōu)化件和標(biāo)準(zhǔn)件之間的動(dòng)態(tài)剛度特性比較曲線。
圖10：標(biāo)準(zhǔn)懸置件和優(yōu)化懸置件之間動(dòng)剛度的差異
圖11中顯示了車內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置前后2個(gè)測量點(diǎn)加速度值，標(biāo)準(zhǔn)件和優(yōu)化件的加速度并排顯示，上面的圖像顯示了懸置前方測點(diǎn)加速度，下圖顯示了懸置后方測點(diǎn)加速度，右下方面板顏色顯示了優(yōu)化懸置基點(diǎn)加速度水平的降低。這顯示加速度的降低與車輛內(nèi)部的聲品質(zhì)顯著提高有極大關(guān)系。
展開 我們知道，懸置支架的剛度設(shè)計(jì)原則一般是大于懸置剛度十倍以上。那么這是什么原因呢？我們來找一下文獻(xiàn)看到有以下描述：
但是這樣的解釋至少讓我還有些困惑，剛度變小，隔振率不是更高嗎？為何系統(tǒng)實(shí)際的剛度比期望剛度低就達(dá)不到隔振效果？讓我們來仔細(xì)分析一下這個(gè)問題。
傳遞率
傳遞率(Transmissibility)是我們?cè)u(píng)價(jià)懸置減振效果的一個(gè)重要指標(biāo)。一般情況下，隔振率應(yīng)該在20dB以上，也就是傳遞率應(yīng)該低于0.1，單自由度系統(tǒng)的傳遞率推導(dǎo)如下所示。
雖然僅僅是簡化的單自由度模型，但是我們工程上還是常用這種模型來進(jìn)行半定量的計(jì)算（通常忽略阻尼比），上述的公式推導(dǎo)出來的傳遞率結(jié)果是這樣的。
在此模型下，剛度越低，固有頻率越小，傳遞率越低。所以這也是我困惑的來源。
三自由度模型
實(shí)際上問題出在思考的模型。如果考慮支架剛度，我們必須使用三自由度模型，而非單自由度模型。我們建立如下三自由度模型，并通過三組不同的參數(shù)設(shè)置來進(jìn)行分析：支架剛度分別為懸置剛度的1倍，5倍和10倍。
給上支架同樣的簡諧激勵(lì)，我們可仿真得下支架的頻率響應(yīng)，如下圖所示。
從仿真結(jié)果我們可以得到以下結(jié)論：
三自由度系統(tǒng)存在三個(gè)模態(tài)。小的支架剛度確實(shí)會(huì)使系統(tǒng)三個(gè)模態(tài)的頻率前移。
由傳遞率一節(jié)我們知道，懸置固有頻率越小對(duì)傳遞率越有好處。但是從結(jié)果我們看到，三自由度模型和單自由度模型（單自由度為懸置，上下支架剛度無限大）完全不同。三個(gè)自由度模型顯示即使支架剛度小造成固有頻率前移，下支架的響應(yīng)并不一定減小。
支架剛度高使系統(tǒng)整體模態(tài)頻率后移，且響應(yīng)幅值亦會(huì)降低。
到此為止，我們就應(yīng)該比較清楚了。
展開 首先我們明確需要明確仿真所需要達(dá)到的目標(biāo)：
1.懸置系統(tǒng)橫向轉(zhuǎn)動(dòng)頻率小于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火頻率的一半，能量分布最高頻率小于點(diǎn)火頻率的0.707；
2.懸置系統(tǒng)能量分布頻率間隔大于1HZ；
3.6個(gè)方向的能量解耦達(dá)到80%；繞Y方向和Z垂向達(dá)到90%。
ADAMS分析軟件在懸置系統(tǒng)仿真里可以進(jìn)行的項(xiàng)目：
1．可以輸入剛度查看在剛度下的懸置系統(tǒng)頻率、解耦率、每階振型；
2．可以參數(shù)化設(shè)計(jì)優(yōu)化剛度值；
3．可以計(jì)算剛度下各種工況每個(gè)懸置的受力以及位移情況。
ADAMS 懸置剛度仿真.doc
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可視化與易用性（易用）
路徑可視化呈現(xiàn)：通過3D模型標(biāo)注各路徑的貢獻(xiàn)占比，直觀展示能量傳遞軌跡；
報(bào)告自動(dòng)生成：支持導(dǎo)出Word/PDF格式分析報(bào)告，包含傳遞函數(shù)曲線、路徑貢獻(xiàn)柱狀圖、優(yōu)化建議（如“建議優(yōu)化懸置剛度至200N/mm”），減少工程師報(bào)告撰寫時(shí)間。
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在開發(fā)商用車和乘用車時(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)主要有幾個(gè)作用：
01
固定和支撐動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)反力，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。
02
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)耦合問題
在開發(fā)商用車和乘用車時(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)主要有幾個(gè)作用：
01
固定和支撐動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)反力，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。
02
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)耦合問題
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；
? 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
車身是汽車行駛運(yùn)動(dòng)過程中的主要承載體。車身由大量的部件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件也十分復(fù)雜。主要的工作載荷包括：驅(qū)動(dòng)慣性力，制動(dòng)慣性力，轉(zhuǎn)向慣性力，不平路面激勵(lì)力和動(dòng)力結(jié)構(gòu)載荷等等。如果車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剛度設(shè)計(jì)不足，則車身的振動(dòng)頻率會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)連接的強(qiáng)度失效（產(chǎn)生塑性變形），進(jìn)而導(dǎo)致車門、窗框、背門框等變形過大。最終導(dǎo)致車門卡死、玻璃破碎、密封失效、漏氣漏水等問題。分析車身的剛度
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；
? 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
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)主要有三個(gè)作用：
1）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；
2）隔振作用，將動(dòng)力總成的振動(dòng)盡可能少的傳遞到車身
橡膠懸置膠合件作為發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的重要組成部分，其靜態(tài)力學(xué)特性對(duì)汽車的操縱穩(wěn)定性起著重要作用，同時(shí)也是進(jìn)行橡膠懸置動(dòng)態(tài)特性預(yù)測的基礎(chǔ)。然而由于橡膠懸置復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)形狀以及橡膠材料復(fù)雜的非線性特性，目前并沒有理想的模型或解析公式可以準(zhǔn)確地描述其彈性特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，因而橡膠懸置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也沒有確定的方法，大多采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)修正的方法。
本文將以一個(gè)懸置膠合件仿真的實(shí)例講解一下如何利用
在保證疲勞耐久及可靠性前提下，適當(dāng)優(yōu)化降低懸置主 方向剛度以提升隔振性能，從而達(dá)到降低車內(nèi)噪聲的目的， 懸置剛度優(yōu)化見表 5。
2007年閻礁等以轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡為激勵(lì)，對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的懸置剛度進(jìn)行了優(yōu)化。2011年李瑩建立了電機(jī)六自由度剛體模型，將路面窄帶平穩(wěn)隨機(jī)加速度作為輸入?yún)?shù)，得到電機(jī)動(dòng)力總成質(zhì)心加速度響應(yīng)。
