基于NVH的白車身模態分析與結構優化的案例
基于Hyperworks白車身自由模態分析及模態陣型線性疊加 ￥25
模態分析是計算或試驗分析固有頻率、阻尼比和模態振型這些模態參數的過程。模態陣型是體現結構在某一特定頻率下的振動形狀，而這種特定陣型所對應的就是模態頻率。白車自由模態分析，即模型不加任何形式的約束下的模態分析。白車身模態分析的分析對象就是白車身，又簡稱為BIW, 指焊接車身的本體部分，包括通過螺栓連接的碰撞吸能結構，不包括通過螺栓連接或粘接在車身本體上的玻璃、車門、發動機罩板、天窗、行李箱蓋以及翼子板、儀表板支撐橫梁等。分析的頻率范圍通常設定為1-100Hz；下限設為1Hz，其目的是避免計算前6階的剛體模態。本案例考慮到節約計算時間,僅提取了頻率小于50HZ的所有模態。
前處理：Optistruct 后處理：Hyperview
白車身一階扭轉及一階彎曲模態識別（見收費內容）：
整體一階扭轉陣型圖
整體一階彎曲陣型圖
模態陣型線性疊加
針對后處理（模態分析-后處理）中根據模態分析輸出的結果，陣型或者應變能云圖采用線性疊加的方法，得到所有任意階數下線性疊加后的陣型圖或應變能云圖。
16階模態陣型線性疊加圖
凡購買本案例的朋友在操作上有什么疑問，都可以私信我，針對本案例中的操作問題我將免費為你解答。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
展開 基于optistruct簡易白車身模態分析 ￥40
模態分析是計算或試驗分析固有頻率、阻尼比和模態振型這些模態參數的過程。模態陣型是體現結構在某一特定頻率下的振動形狀，而這種特定陣型所對應的就是模態頻率。白車自由模態分析，即模型不加任何形式的約束下的模態分析。白車身自由模態分析的分析對象就是白車身，又簡稱為BIW, 指焊接車身的本體部分，包括通過螺栓連接的碰撞吸能結構，不包括通過螺栓連接或粘接在車身本體上的玻璃、車門、發動機罩板、天窗、行李箱蓋以及翼子板、儀表板支撐橫梁等。本案例主要介紹如何使用Hyperworks+optistruct進行白車身簡易模型自由模態分析，考慮到節約計算時間,僅提取前10階模態。
模態分析結果動畫
白車身分析模型
本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
展開 基于Hyperworks+lsdyna白車身自由模態分析 ￥15
模態分析是計算或試驗分析固有頻率、阻尼比和模態振型這些模態參數的過程。模態陣型是體現結構在某一特定頻率下的振動形狀，而這種特定陣型所對應的就是模態頻率。白車自由模態分析，即模型不加任何形式的約束下的模態分析。白車身自由模態分析的分析對象就是白車身，又簡稱為BIW, 指焊接車身的本體部分，包括通過螺栓連接的碰撞吸能結構，不包括通過螺栓連接或粘接在車身本體上的玻璃、車門、發動機罩板、天窗、行李箱蓋以及翼子板、儀表板支撐橫梁等。分析的頻率范圍通常設定為1-100Hz；下限設為1Hz，其目的是避免計算前6階的剛體模態。本案例主要介紹如何使用Hyperworks+lsdyna進行白車身自由模態分析，考慮到節約計算時間,僅提取前10階模態。
前處理：Hyperworks/lsdyna 后處理：Hyperview
白車身一階扭轉及一階彎曲模態識別（見收費內容）：
整體一階扭轉陣型圖
整體一階彎曲陣型圖
本案例僅提供模型文件結果文件及相關指導，凡購買的朋友針對本案例仿真實現上有什么疑問可以私信，同時可參考CAE追夢者前期發的帖子《基于Hyperworks白車身自由模態分析及模態陣型線性疊加》中采用optistruct軟件進行白車身自由模態分析的結果，進而對比lsdyna與optistruct在計算模態分析中的差異。
展開 基于靈敏度分析的白車身尺寸優化
1案例背景：
白車身剛度一般用靜態剛度和動態剛度來表示，靜態剛度主要有車身彎曲剛度和扭轉剛度兩個方面，動態剛度主要體現在車身模態頻率和振型上。由圖1不難看出，白車身對于整車彎扭剛度的貢獻率均高于60%，所以白車身剛度是滿足車身結構力學要求的基礎，合理的靜態剛度是保證車身裝配準確、使用正常和疲勞壽命的前提。白車身剛度影響著汽車操縱穩定性、舒適性、行駛平順性以及NVH等各項性能。 同時汽車輕量化也是近些年來汽車人一直在追求的目標。因此在保證白車身性能滿足各項指標要求時，盡可能降低車身質量，既能節省材料成本，也能降低汽車行駛中的油耗。所以本案例以某汽車白車身為例，基于靈敏度分析，以彎扭剛度性能為約束，以質量最小為目標，對其進行鈑金結構的尺寸優化。
圖1 汽車部件剛度貢獻率
2.彎扭剛度以及模態分析過程
由于汽車白車身包含很多細節結構，一些細節或者細小零件對于車身整體性能影響不大，但是會增加仿真的復雜程度，因此根據簡化要求，對某車型白車身進行簡化處理，如圖2所示。并按照一般企業流程，對幾何模型進行有限元前處理，規范如圖3所示，有限元模型如圖4所示。
展開 
【案例】詳解——基于HyperWorks + Ls-Dyna白車身自由模態分析 ￥25
Ls-Dyna模態分析求解的設置過程：</strong></p><p>用到兩個隱式控制關鍵字：</p><p><strong>1） *CONTROL_IMPLICIT_EIGENVALUE</strong></p><p><strong><em>補充：</em></strong></p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_png/86StIQz4mKM0M4ia4Ez7ERqBVFPCyF1sYyibDibtlT2GUak9KSib6ZLLwDtSl370gSwvrWobM5xfvz1ssPf1ibetanA/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p>
展開 基于 Inspire Extrude 的白車身門檻梁用鋁型材擠壓仿真模擬與模具結構優化
陳亮 謝國文 田永生 陳曉紅 尤彬波 吳雄偉
廣汽研究院工藝工程部 廣州
摘要：本文借助于基于任意拉格朗日-歐拉（ALE）有限元法的 Altair 擠壓仿真分析模塊 Inspire Extrude 軟件，在產品開發階段針對車身門檻梁用大型復雜截面的分流寬展模進行正 向穩態擠壓仿真模擬，對型材出口流速、位移等結果進行分析，預測型材擠出的彎曲、翹曲 等問題。同時基于初步的仿真分析結果，通過優化初始模具結構中的分流孔、調整工作帶長 度等方面，再次進行擠壓仿真模擬，得到出口流速趨于均勻的分析結果。最后對優化后的模 具結構進行生產驗證，實際表明仿真分析結果基本與生產一致，縮短了產品開發周期，降低 了模具調試成本。
關鍵詞：車身用型材 鋁擠壓 有限元模擬仿真 ALE 有限元
1 概述
近些年，為解決全球氣候環境的溫室效應，降低燃油車尾氣排放問題，全球電動汽車市場不斷發展。車身的輕量化是提高電動車續航里程，解決用戶“里程焦慮”的有效方法之一。在車身輕量化方案中，鋁擠壓型材以其比鋼更低的密度，相對于沖壓鋁板更低的制造成本，同時以具備多車型平臺共用的潛力得以在電動車下車身各類梁中得以廣泛應用[1]。
由于車身加強梁類擠壓型材（如門檻梁、中通道和前/后縱梁等）大多具有多型腔、截面大、壁厚薄特點，同時強度和精度要求高，因此在前期車身設計開發階段，對鋁型材進行工藝同步仿真分析具有十分重要的作用。
展開 基于場力等效的耐撞性能白車身拓撲優化分析
1 課題背景
基于仿真驅動設計的產品開發理念，進行某款白車身的前期方案設計。因為白車身的性能要求包括耐撞性、耐久性及NVH性能，所以在概念設計階段，拓撲優化模型也應該考慮碰撞工況、彎曲剛度和模態工況。對于白車身多工況優化問題，可以利用多工況優化方法或多模型優化方法（MMO）。但是在實際工程應用過程中，對于剛度及模態線性分析工況，可以獲得比較理想拓撲結果，而對于高度非線性的碰撞工況，目前公開文獻中采用的近似靜態載荷法獲得的拓撲路徑解讀性較差。
因此，如何用有效的靜態工況近似代替碰撞工況，是白車身多工況拓撲優化的關鍵問題。
本課題提出一種利用場力代替碰撞力的優化方法。通過與其它兩種方法對比發現，該方法不但保留了線性優化的高效性，而且拓撲結果路徑清晰，材料分布合理，容易解讀。通過在實際項目中應用及后期碰撞性能分析，驗證該方法在概念設計階段可以等效替代碰撞工況。
最終結合多工況拓撲結果，利用solidthinking解讀出車身骨架的概念方案，如下圖。
2 問題描述
基于造型、總布置及base模型，創建白車身的拓撲優化空間，如下圖：
3 優化模型
變量單元：以六面體為主的體單元；數量115萬；
邊界條件：約束前保險杠主點123；
載荷：施加全局-X向重力場；
約束：體積分數＜0.3；
目標：全局應變能最小。
4 正碰拓撲結果
基于正碰工況下的等效場力法，經優化迭代后拓撲結果如下圖：
5 多工況拓撲優化
工況：靜態載荷約束法（彎曲剛度、扭轉剛度、頂壓）；等效場力法（正碰、偏置碰、側碰、后碰）；
約束：體積分數＜0.3；
目標：利用折中規劃法，將全局應變能最小作為目標。
展開 《基于 ABAQUS 的大跨距桁架不同截面模態分析和結構優化》
[ 摘要 ] 針對某企業多臺聯動 CNC 車床大跨距桁架機械手機身剛度及整機穩定性問題，基于 ABAQUS 模態 分析理論，對大跨距桁架機械手橫梁不同橫截面進行分析，比較并判別最優橫截面材料力學性能。通過對 桁架機械手橫梁不同橫截面的有限元分析，得出其自振頻率以及前 6 階振型圖。根據企業要求，優化橫梁 結構，使其在滿足高精度高剛度的要求下，機構重量減輕，滿足企業生產需求，提高經濟效益。
[ 關鍵詞 ] ABAQUS；結構優化；模態分析；振動；桁架機械手
0 引言
桁架機械手是一種建立在直角 X，Y，Z 三 坐標系統基礎上 [1]，可以調整零件位置，或者實 現零件的軌跡運動等功能的全自動工業設備 [2]。大部分桁架機械手由直線運動模塊組成 [3-4]。本 文針對江西贛州某自動化加工鐘表企業，實現自 動抓取加工表殼功能，設計出一款適用于多臺 CNC 車床的大跨距桁架機械手。該系統能實現三 臺 CNC 車床并行工作，提高工件加工生產效率， 但由于其桁架機械手縱梁跨度較大，故需要對其 進行桁架結構模態分析，并需要進一步優化結構。
本文大跨距桁架機械手主要由 X 軸橫梁組件、Y軸縱梁組件和支撐立柱等核心部件組成[5-6]。企業要求大跨距橫梁采用矩形橫截面，故對其橫 梁截面進行優化，使其在滿足高精度高剛度的要 求下，機構重量減輕，滿足企業生產需求，提高 經濟效益。
裝有機械臂的組件需要在 X 軸橫梁上行走， 在此過程中，會對 X 軸橫梁產生一定載荷，在此載荷下，機身容易發生變形，需要對對 X 軸橫梁 進行模態分析，優化結構，避免發生共振 [7-8]。
1 桁架機械手結構
如圖 1 所示，X，Y，Z 三個方向的運動組件 為桁架機械手的核心組件，定義規則遵循笛卡爾 坐標系 [9-10]。
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