概述:
本案例详述了对汽车悬架系统开展谐波分析的完整工作流程。分析的核心目的是确定临界激振频率 。由于阻尼器与弹簧的存在,本案例选用完全谐波分析法,替代模态叠加法(MSUP)。同时,模态分析仍会被执行,用于了解模型的动力学特性,并为模型搭建提供前期支撑。
目标:
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1、掌握谐波分析的完整实施流程
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2、熟悉关节(Joints)的应用方法
步骤:
模态分析
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1、在 ANSYS Workbench 中创建一个 "模态(Modal)" 分析系统。
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2、导入几何模型(见图 1)。

图 1 汽车悬架系统几何模型
3、调整几何模型属性:将图 2 中未划分网格的部件修改为刚性属性;在本次仿真中抑制轮胎部件。

图 2 将部分部件(图中未划分网格的部件)设置为刚体
4、定义关节:抑制受刚体影响的接触对;在螺栓与刚体之间定义固定关节;为图 3 中的面定义平移关节;按图 2 所示定义减振器(弹簧 + 阻尼)单元,其纵向刚度设为 4.38N/mm,纵向阻尼设为 0.00875N・s/mm。
5、划分几何模型网格:设置全局网格尺寸为 2.5mm,对整个装配体进行网格划分。

图 3 约束孔位的 Y 向位移

图 4 系统前六阶固有频率

图 5 一阶振型
谐波分析
7、创建谐波分析。 在 Workbench 中创建一个谐波分析系统 ,将其拖放到模态分析的模型上。这样可使谐波分析共享模态分析已设置好的连接关系与网格 。设置输出频率范围为0Hz~200Hz ,求解点数为 30 个 。将求解方法改为完全法(Full) 。对车轮施加 Y 向 100N 的力,并约束车轮 Z 向位移 (图 6)。定义结构阻尼系数为 0.01。运行谐波分析。

图 6 谐波分析中施加的边界条件
8、运行谐波分析。绘制车轮Y 方向变形的频率响应曲线 (图 7)。可以观察到,采用当前减振器参数时,系统在约 75Hz 频率处发生共振 ,最大变形幅值约为 9.5mm。

总结:
本文介绍了对汽车悬架系统进行谐波分析 的完整流程。当模型中包含减振器 时,需要采用完全法谐波分析。