动刚度

动刚度试验系统

在橡胶制品的动态特性中，其动刚度、损耗因子有着及其重要的地位，本文基于ＡＮＳＹＳ提出了利用瞬态动力学分析方法来求解简谐载荷下的响应，进而获得橡胶制品的迟滞回线来计算橡胶制品的动刚度、损耗因子的方法。通过利用该方法对某型橡胶金属环进行了动态特性分析，计算了其动刚度、损耗因子，从计算结果与试验结果对比表明，该方法是行之有效，可以用于橡胶制品的动态特性分析．

一、用途

动刚度试验系统，主要用于弹性体、橡胶弹性体、减振器等进行动静刚度、阻尼系数、阻尼角等参数的测试和耐疲劳性能试验。本系统能在正弦波、三角波、方波、梯形波、斜波、用户自定义波形下进行多种试验。

二、设备主要技术指标

1、最大动态试验力：5kN；1kN；15kN

2、动态负荷值波动度：

平均负荷波动度：±0.5%，力传感器准确度： 0.5%

负荷振幅波动度: ±2%

3、位移测量范围：±0.01——50mm；分辨率：0.1%；准确度：0.001mm

4、试验频率：0.01—200Hz

5、作动器行程：±50mm

6、试验波形：正弦波、三角波、方波、斜波、锯齿波及各种组合波，外输入采集波等波形

7、试验软件：适应于WINDOWS98/2000/XP系统平台的试验控制软件，计算机实时显示试验过程中静态负荷、动态负荷、试验频率、疲劳次数。

8、具有智能型超载、断裂、位移保护等安全措施。

9、具有设定多个模块疲劳试验管理功能。

三、使用环境和使用范围

1、使用环境：

用于室内环境温度：室温—40℃

2、使用范围

依用户试样尺寸设计试验夹具，满足橡胶弹性体疲劳试验的要求。

动刚度与静刚度

动刚度与静刚度静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需要的动态力。静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构振动的频率来衡量；如果动作用力变化很慢，即动作用力的频率远小于结构的固有频率时，可以认为动刚度和静刚度基本相同。否则，动作用力的频率远大于结构的固有频率时，结构变形比较小，动刚度则比较大。但动作用力的频率与结构的固有频率相近时，有可能出现共振现象，此时动刚度最小，变形最大。金属件的动刚度与静刚度基本一样,而橡胶件则基本上是不一样的,橡胶件的静刚度一般来说是非线性的,也就是在不同载荷下的静刚度值是不一样的;而金属件是线性的,也就是说基本上是各个载荷下静刚度值都是一样的; 橡胶件的动刚度是随频率变化的,基本上是频率越高动刚度越大,在低频时变化较大,到高频是曲线趋于平坦,另外动刚度与振动的幅值也有关系,同一频率下,振动幅值越大,动刚度越小刚度刚度受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力。材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。各向同性材料的刚度取决于它的弹性模量E和剪切模量G(见胡克定律)。结构的刚度除取决于组成材料的弹性模量外，还同其几何形状、边界条件

等因素以及外力的作用形式有关。分析材料和结构的刚度是工程设计中的一项重要工作。对于一些须严格限制变形的结构（如机翼、高精度的装配件等），须通过刚度分析来控制变形。许多结构（如建筑物、机械等）也要通过控制刚度以防止发生振动、颤振或失稳。另外，如弹簧秤、环式测力计等，须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。在结构力学的位移法分析中，为确定结构的变形和应力，通常也要分析其各部分的刚度。刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的力或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。工艺系统的刚度 1 ．基本概念刚度的一般概念是指物体或系统抵抗变形的能力。用加到物体的作用力与沿此作用力方向上产生的变形量的比值表示，即（10-5 ）式中——静刚度( N) ； ——作用力（N/mm ）； ——沿作用力方向的变形量（mm ）。越大，物体或系统抵抗变形能力越强，加工精度就越高。

某轻客接附点局部动刚度研究分析(精)

某轻客接附点局部动刚度分析(精)

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2

3 某轻客白车身接附点局部动刚度分析 BIW Input Point Inertance Analysis of Light Bus 王纯雷应锋崔璨李翠霞昃强（长安汽车北京研究院北京100195）摘要：本文应用Altair 公司的HyperWorks 软件，建立了某轻型客车白车身有限元模型，对白车身接附点进行动刚度分析及优化，并通过试验与仿真结果对比，验证了模型和分析方法的正确性。关键词：白车身接附点动刚度HyperWorks 有限元 Abstract: To achieve the BIW IPI analysis and optimization of light bus, the CAE model of the BIW is operated by HyperWorks. By comparing the results of simulation and testing, the correctness of the model and the analytical method was verified. Key words: BIW, Input point, IPI, HyperWorks CAE 1 引言目前，随着消费者对汽车的要求越来越高，对汽车的认识也越来越成熟，汽车的NVH 性能逐渐成为消费者非常关注的性能指标之一，同时也是区分汽车档次的重要指标之一。因此，在汽车研发设计之初就必须考虑到整车的NVH 性能问题。在整车NVH 分析中，车身系统既是直接向车内辐射噪声的响应器，又是传递各种振动、噪声的重要环节，因此它的吸声、隔声特性对减少车内噪声和振动有着重要的意义[1]。白车身接附点局部动刚度考察的是在所关注的频率范围内该点局部区域的刚度水平，刚度过低必然影响隔振效果并引起更大的噪声，因此该性能指标对整车NV H 性能有较大的影响，是在整车NVH 分析中首先要考虑的因素。NVH

白车身弯曲刚度分析规范

1、范围本标准规定了乘用车弯曲刚度分析的要求；本标准适用于本公司乘用车白车身弯曲刚度分析。 2、输入条件 2.1 BIW 几何模型数据要求如下： 1）模型完整，数据无明显的穿透或干涉； 2）各个零件的厚度齐全； 3）几何焊点数据齐全； 4）各个零件的明细表完整齐全。 2.2 BIW有限元模型 1）各个零件网格模型完整，数据中无穿透； 2）焊点数据齐全； 3）各个零件厚度数据齐全； 4）各个零件材料数据齐全。 3、输出物 BIW刚度分析输出物为PDF文档格式的分析报告，正对不同车型统一命名为《XX车型BIW 刚度CAE分析报告》 4、分析方法 4.1 分析模型分析模型包括BIW有限元模型，钣金件均采用壳单元模拟，点焊采用CWELD单元模拟，线焊和螺栓连接采用RBE2模拟，减震胶采用SOLID模拟。 4.2分析模型建立建立有限元模型，应符合以下要求： 1）BIW网格质量符合求解器要求； 2）BIW材料须与明细表规定的明细表相对应； 3）BIW的厚度须与明细表规定的厚度相对应； 4）焊点几何坐标须与3D焊点坐标一致，焊点连接的层数须明确，点焊采用CWELD模拟，线焊和螺栓采用RBE2模拟，减震胶采用SOLID模拟。 4.3刚度分析 1）定义刚度分析约束条件 2）定义防毒分析求解工况 3）定义刚度分析载荷条件 4）求解器设置 4.4分析工况约束条件：在前后悬架与车身连接处，约束XYZ移动自由度；载荷条件：在前排左右座椅质心处各施加1000N的吹响李，后排座椅质心处施加2000N的垂向力。

5分析数据处理 5.1在车身纵梁下部和门槛梁下部分布了一系列考核点，通过考核点的X坐标值和Z向变形量绘制弯曲刚度曲线。 5.2绘制白车身弯曲刚度变形曲线 5.3刚度计算刚度计算公式k=F/δ（F为加载力，δ为位移）。

impactTest机床主轴动刚度测试

LMS impactTesting在机床主轴上的应用发表时间：2011/11/25 万力游来源：LMS2011论文集关键字：动刚性impact Testing边界模态抗振性动刚性是指主轴抵抗外界动态力的能力，单位N/mm。机床主轴动刚性分析是检验机床主轴动态性能好坏的一项重要指标，是机床的抗振和抗外力干扰能力的体现，特别是在高速精加工机床主轴上，这项指标尤为重要。LMS为此提供了强大的分析功能。数控铣床主轴是铣床的核心部件，它直接承载着刀盘的切削力，传递电机的扭矩。因此，其上的轴承预紧、安装配合状态以及支持方式都直接影响着主轴的刚性和机床的加工能力。我们通过动刚性测试和分析可以获取“主轴-轴承系统”的低阶固有频率以及各阶固有频率下对应的动刚度数值。通过“移频降幅”的措施，提高主轴的抗振性，改善产品的加工质量，避免切削振纹的产生。 1 试验准备本次试验采用LMS公司的Impact Testing测试分析软件，结构模态用ICP三向加速度计（PCB），模态力锤（软橡胶头），抗干扰屏蔽电缆线。 2 试验方法用橡胶垫和弹性绳来模拟主轴的自由边界条件，橡胶垫和弹性绳的自然频率应为“主轴-轴承系统”固有频率的1/5。由于在铣削加工过程中，主轴前端是承受断续切削冲击的主要部位，也是我检测主轴动态性能关键部位。将加速计用磁铁或蜂蜡粘于主轴前端，用模态力锤在加速计附近敲击主轴前端，为保证测试的准确性，每次锤击的方向和力度要基本一致，数据取10次平均，测试带宽取800HZ，分辨率1HZ。结合Impact Testing测试软件所得的频响函数，相干性（coherence），动刚度(dynamic Stiffness)曲线分析“主轴-轴承系统”的动刚性。 3 试验内容 (1)让主轴部件放在垫有橡胶垫的地面上，其他个方向处于自由状态。如图1所示。

系统动刚度的概念

系统动刚度的概念一个典型的由质量一弹簧一阻尼构成的机械系统的质量块在输入力f （t ）作用下产生的输出位移为y （t ），其传递函数为 () ()()1121/11222++=++==s s k k Ds ms s F s Y s G n n ω?ω 系统的频率特性为 ()()()n n j k j F j Y j G ω?ωωωωωω21/122+???? ? ?-== 该式反映了动态作用力f （t ）与系统动态变形y （t ）之间的关系，如图4-52所示。图4-52 系统在力作用下产主变形实质上()ωj G 表示的是机械结构的动柔度()ωλj ，也就是它的动刚度()ωj K 的倒数，即 ()()()ωωλωj K j j G 1= = （）当0=ω时 ()()k j G j K ====001 ωωωω （）即该机械结构的静刚度为k 。当0≠ω时，我们可以写出动刚度()ωj K 的幅值 ()k j K n n ??? ?? ??+???? ??-=2 222 21ω?ωωωω （）其动刚度曲线如图4-53所示。对()ωj K 求偏导等于零，即 () 0=??ωωj K 可求出二阶系统的谐振频率，即 221?ωω-=n r （）将其代入幅频特性，可求出谐振峰值

()212/1??ω-==k j G M r r 此时，动柔度最大，而动刚度()ωj K 具有最小值 ()k j K ?-=2min 12??ω （）由式（）和（）可知，当1<

乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析规范

Q/JLY J711 -2008 乘用车驾驶员座椅安装点静刚度 CAE分析规范编制：校对：审核：审定：标准化：批准：浙江吉利汽车研究院有限公司

二〇〇八年九月

前言为了给新车型开发提供设计依据，指导新车设计，评估新车结构性能，结合本企业实际情况，制定本标准。本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部负责起草。本规范主要起草人：汤志鸿。本规范于2008年9月5日发布并实施。

1 范围本标准规定了乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析的软硬件设施、输入条件、输出物、分析方法、分析数据处理及分析报告。本标准适用于乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析。 2 软硬件设施 a)软件设施：主要用于求解的软件，采用MSC/NASTRAN； b)硬件设施：高性能计算机。 3 输入条件 3.1 白车身有限元模型乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析的输入条件主要指白车身的有限元模型，一个完整的白车身有限元模型中含内容如下： a)白车身各个零件的网格数据； b)白车身焊点数据； c)各个零件的材料数据； d)各个零件的厚度数据。 3.2 白车身3D几何模型乘用车驾驶员座椅安装点静刚度CAE分析的白车身3D几何模型，数据要求如下： a)白车身各个零件的厚度或厚度线； b)白车身几何焊点数据； c)3D CAD数据中无明显的穿透或干涉； d)白车身各个零件的明细表。 4 输出物乘用车驾驶员座椅安装点静刚度分析的输出物为PDF文档格式的分析报告，针对不同的车型统一命名为《车型驾驶员座椅安装点静刚度分析报告》（“车型”用具体车型代号替代如：车型为GC-1，则分析报告命名为《GC-1驾驶员座椅安装点静刚度分析报告》），报告内容的按7规定的内容编制。 5 分析方法 5.1 分析模型

汽车车身钢板的规格及选用

汽车车身钢板的规格及选用汽车车身外壳绝大部分是金属材料，主要用钢板。现代汽车的钢板用什么方式防锈？为什么有些轿车声称车身防锈蚀年限达10年以上？镀锌薄钢板广泛应用在汽车上，这是因为它有良好的抗腐蚀能力。早年人们在试验中发现，将铁和锌放人盐水中，二者无任何导线联结时，铁和锌都会生锈，铁生红锈，锌生“白锈”；若在二者间用导线联结起来，则铁不会生锈而锌生“白锈”，这样锌就保护了铁，这种现象叫牺牲阳极保护。工程师正是将这种现象运用到实际生产中，生产了镀锌钢板。经研究，在镀锌量350克／平方米（单面）时，镀锌钢板在屋外的寿命（生红锈），田园地带约为15一18年，工业地带大约3一5年，这比普通钢板长几倍甚至十几倍。从20世纪70年代开始轿车车身钢板采用镀锌薄钢板，装配时镀锌面置于汽车内侧，提高车身耐蚀性能，非镀锌面置于汽车外侧，喷涂油漆。随着汽车对耐腐蚀性能的要求不断提高，镀锌钢板不断增加镀锌层重量，还出现了双层镀锌钢板。但由于增加镀锌重量也会使电镀锌的电能消耗大幅增加，导致材料成本的上升，因此20世纪70年代末又出现一种采用热浸镀锌工艺生产的镀锌钢板，称为热镀锌钢板。这种镀锌钢板用连续热镀锌工艺：冷轧板（注*）→加热→冷却至镀锌温度→镀锌→冷却→矫直。为了满足汽车对镀锌钢板的各种要求，一些生产厂家在镀锌生产线上对镀锌钢板进行扩散退火等特殊处理，以使钢板表面形成一种“锌－铁”合金镀层，其特点是涂漆后的焊接性和耐腐蚀性比纯锌镀层板要好。以后还出现了诸如“锌－铝－硅”、“锌－铝－铼”等合金化热镀锌钢板，使得热镀锌钢板的耐腐蚀性成倍提高，与油漆间的结合性能长期稳定。目前轿车已经广泛使用镀锌钢板，采用的镀锌钢板厚度从0.5至3.0毫米，其中车身复盖件多用0.6至0.8毫米的镀锌钢板。德国奥迪轿车的车身部件绝大部分采用镀锌钢板（部分用铝合金板），美国别克轿车采用的钢板80%以上是双面热镀锌钢板，上海帕萨特车身的外复盖件采用电镀锌工艺，内复盖件内部采用热镀锌工艺，可以使车身防锈蚀保质期长达11年。材料是影响汽车质量的重要因素。在现代汽车中，车身材料占全车材料的很大部分。为了提高汽车行驶的经济性，减轻汽车重量是世界各大车厂的目标，近年来汽车上越来越多使用了铝或塑料等非钢铁材料做车身部件，例如奥迪A2全铝制车身，日产SUV“奇骏”用塑料做前翼子板，更多的乘用车保险杠用塑料制成。在日益广泛使用非钢铁材料做车身部件的形势下，高度依赖汽车制造业的钢铁企业将面临直接的威胁。因此，研制和发展轻质、高强度的汽车钢板成为多年来钢铁企业的一个热点。目前汽车生产中，使用得最多的是普通低碳钢板。低碳钢板具有很好的塑性加工性能，强度和刚度也能满足汽车车身的要求，同时能满足车身拼焊的要求，因此在汽车车身上应用很广。为了满足汽车制造业追求轻量化的要求，钢铁企业推出高强度汽车钢材系列钢板。这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，抗拉强度得到大幅增强。利用高强度特性，可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求，从而减轻了汽车重量。例如BH钢板是在低强度的条件下，经过冲压成形之后，进行烤漆加工热处理，以提高其抗拉强度。对比之下，以往生产的强度在440MPa的钢板，在采用这种加工技术以后强度可增加到500MPa。原来用厚度1毫米钢板做侧面板，用高强度钢板只需厚度0.8毫米。采用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能，防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕，延长了汽车的使用寿命。

白车身接附点局部动刚度分析

白车身接附点局部动刚度分析肖攀周定陆周舟长安汽车股份有限公司汽车工程研究院

白车身接附点局部动刚度分析 BIW INPUT POINT INERTANCE ANALYSIS 肖攀周定陆周舟 (长安汽车股份有限公司汽车工程研究院，重庆401120) 摘要: 白车身接附点的局部动刚度对整车的NVH性能有较大的影响，是在整车NVH分析中需要首先考虑的因素。MSC Nastran对于整车的中低频NVH分析有一套完整的解决方案，本文中的IPI分析是其中的一种方案。关键词:白车身，有限元，接附点，动刚度，源点导纳 Abstract：The local dynamic stiffness of attaching points is the key point to NVH performance of a vehicle, and it should be considered first in NVH analysis. MSC Nastran can provide a series of solutions for normal frequency NVH analysis of total vehicle, and IPI analysis in this paper is one of these solutions. Key words: BIW, CAE, NVH, IPI, MSC Nastran 1 前言随着消费者对汽车的要求越来越高和对汽车认识的成熟，汽车的NVH性能也成消费者非常关注的性能指标之一。NVH测试试验虽然是一种必不可少的可靠的方法，但有滞后的缺点，必须要在样车完成之后才能进行试验并发现问题，然后解决问题。如果问题严重，还将带来开发周期的延长和巨额的设计变更费用，增加开发成本。整车NVH性能的CAE分析方法，其优点在于可以在没有实物样车的工程化设计阶段，较为准确地评价整车的NVH 性能，并提出改进方案，尽可能在设计阶段解决车身结构及包装上可能存在的NVH问题。为最后得到NVH性能优良的汽车，在设计阶段就打好良好的基础。利用现有软件MSC Nastran，可以对整车的中低频NVH性能进行有效地分析及评价。其中，IPI（Input Point Inertance）分析是评价NVH性能的重要分析方法之一，是用于考察车身与发动机、悬架连接的接附点的局部动刚度这一个重要指标。白车身接附点局部动刚度所考察的是在所关注的频率范围内该接附点局部区域的刚度水平，刚度过低必然引起更大的噪声，因此该性能指标对整车的NVH性能有较大的影响，是在整车NVH分析中需要首先考虑的因素。 2 分析模型由于IPI分析是考察白车身的各接附点局部刚度，因此分析对象包括白车身上的弹簧接

第四章扭转的强度与刚度计算.

41 一、传动轴如图19-5（a ）所示。主动轮A 输入功率kW N A 75.36=，从动轮D C B 、、输出功率分别为kW N kW N N D C B 7.14,11===，轴的转速为n =300r/min 。试画出轴的扭矩图。解（1）计算外力偶矩：由于给出功率以kW 为单位，根据（19-1）式： 1170300 75 .3695509550=?==n N M A A (N ·m ) 351300 11 95509550=?===n N M M B C B (N ·m ) 468300 7 .1495509550=?==n N M D D (N ·m ) （2）计算扭矩：由图知，外力偶矩的作用位置将轴分为三段：AD CA BC 、、。现分别在各段中任取一横截面，也就是用截面法，根据平衡条件计算其扭矩。 BC 段：以1n M 表示截面Ⅰ－Ⅰ上的扭矩，并任意地把1n M 的方向假设为图19-5（b ）所示。根据平衡条件0=∑x m 得： 01=+B n M M 3511-=-=B n M M (N ·m ) 结果的负号说明实际扭矩的方向与所设的相反，应为负扭矩。BC 段内各截面上的扭矩不变，均为351N ·m 。所以这一段内扭矩图为一水平线。同理，在CA 段内： M n Ⅱ＋0=+B C M M Ⅱn M = －B C M M -= －702(N ·m ) AD 段：0=D n M M －Ⅲ 468==D n M M Ⅲ(N ·m ) 根据所得数据，即可画出扭矩图[图19－5（e ）]。由扭矩图可知，最大扭矩发生在CA 段内，且702max =n M N ·m 二、如图19-15所示汽车传动轴AB ，由45号钢无缝钢管制成，该轴的外径 (a ) (c ) C B m (d ) (e ) 图19-5 (b )

乘用车悬架安装点静刚度分析规范

Q/JLY J711 -2008 乘用车悬架安装点静刚度CAE分析规范编制：校对：审核：审定：标准化：批准：浙江吉利汽车研究院有限公司

二〇〇八年九月

前言为了给新车型开发提供设计依据，指导新车设计，评估新车结构性能，结合本企业实际情况，制定本标准。本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部负责起草。本规范主要起草人：汤志鸿。本规范于2008年9月15日发布并实施。

1 范围本标准规定了乘用车悬架安装点静刚度CAE分析的软硬件设施、输入条件、输出物、分析方法、分析数据处理及分析报告。本标准适用于乘用车悬架安装点静刚度CAE分析。 2 软硬件设施乘用车悬架安装点静刚度CAE分析，主要包括以下设施： a)软件设施：主要用于求解的软件，采用MSC/NASTRAN； b)硬件设施：高性能计算机。 3 输入条件 3.1 白车身3D几何模型乘用车悬架安装点静刚度CAE分析的白车身3D几何模型，数据要求如下： a)白车身各个零件的厚度或厚度线； b)白车身几何焊点数据； c)3D CAD数据中无明显的穿透或干涉； d)白车身各个零件的明细表。 3.2 白车身有限元模型乘用车悬架安装点静刚度分析的输入条件主要指白车身的有限元模型，一个完整的白车身有限元模型中含内容如下： a)白车身各个零件的网格数据； b)白车身焊点数据； c)各个零件的材料数据； d)各个零件的厚度数据。 4 输出物乘用车悬架安装点静刚度分析的输出物为PDF文档格式的分析报告，针对不同的车型统一命名为《车型悬架安装点静刚度分析报告》（“车型”用具体车型代号替代如：车型为GC-1，则分析报告命名为《GC-1悬架安装点静刚度分析报告》），报告内容的按7规定的内容编制。

什么是动刚度

什么是动刚度？在NVH领域，经常计算或测试动刚度，像悬置动刚度、支架动刚度、车身接附点动刚度等等。那什么是动刚度，动刚度的大小对结构有什么影响？本文主要内容包括：1. 静刚度；2. 单自由度动刚度；3. 多自由度动刚度；4. 原点动刚度；5. 悬置动刚度；6. 支架动刚度；7. 怎么测量动刚度；刚度是指结构或材料抵抗变形的能力。由于结构或材料所受荷载的不同，可能受到静载荷或动载荷，因此，刚度又分为静刚度和动刚度。当结构或材料受到静载荷时，抵抗静载荷下的变形能力称为静刚度；当受到动载荷时，抵抗动载荷下的变形能力称为动刚度。故，结构或材料既有静刚度又有动刚度。相对而言，在NVH领域，结构或材料受到动载荷的概率远大于静载荷，因此，更普遍关心动刚度。在之前文章《什么是频响函数FRF？》中也提到用加速度与力之比的频响函数和用力与位移之比的动刚度应用更为广泛。 1.静刚度在讲述动刚度之前，有必要先了解静刚度。静刚度用单值即可表示，不随频率变化。由于静载荷引起的变形又分为弯曲或扭转等，因此，刚度又分为抗弯刚度和抗扭刚度，材料的刚度计算可参考材料力学教科书。在这以弹簧为例说明静刚度，当弹簧受到静力F时，其静态伸长量为X，此时F=kX，k为弹簧的静刚度。单位为N/mm，表示每增加1mm需要的拉力大小。弹簧静刚度常数跟材料的杨氏模量、线径、中径和有效圈数有关。当拉力越来越大时，弹簧的伸长量也增大，如下图所示，但二者满足线性关系。红色曲线表示的斜率即为弹簧静刚度。注：以下所说到的刚度，如没有特殊说明，都是指的动刚度。 2. 单自由度动刚度在文章《什么是频率函数FRF？》中，我们已经明白了频响函数可以用位移/力表示，当用力/位移时，表示的是动刚度。对于单自由度系统，如下图所示，我们再回顾一下用位移表征的FRF

ABAQUS+计算+动刚度+详细说明

F(ω)=F0×sin(ωt) 输入激励力当使用abaqus-steady-state daynmics modal，其中20-1000即为激励力的最低频率和最高频率。

开始模态和结束模态要覆盖上图所示的激励力的最低频率和最高频率，选择直接阻尼，即每阶模态的临界阻尼比3%，（典型的取值范围在1%-10%）

Ma+cv+kx= F0×sin(ωt) 其中F0是固定的数值（简谐力的幅值），且频率由20Hz 变化到1000Hz 。f ??=πω2 位移阻抗（动刚度）：()()() ωωωx F K = ()()t F F ωωsin 0?= 为输入激励力，是一个谐波输入。 ()() θωω+?=t x x sin 0 为输出稳态位移响应，根据振动理论，稳态位移响应的频率与输入激励力的频率相同，振幅 0x 和相位角θ均取决与系统本身的物理性质（质量，弹簧刚度，阻尼）和激振力的性质（频率与振幅），而与初始条件无关，初始条件仅影响系统的瞬态响应的振幅和初始相位角。 ()ωK ，表示，在某频率下，产生单位位移振幅所需要的激振力幅值。实际情况下，频率不同，刚度也不同。假设()ωK =10N/m ，及动刚度在任意频率都是固定的，不随频率的变化而变化（理想情况），即在任意频率激振下，产生1m 单位位移振幅所需要的激振力幅值为10N 。假设()ωF 的幅值为1 ，()ωK =10N/m ()ωx 的幅值x =()()ωωK F =101 特点：位移响应的幅值与频率没有关系，且是固定值。由于在abaqus 中可方便的输出某个点的位移，速度，加速度。所以通常以某个点的位移，速度，加速度来表征动刚度的大小。

111_车身声腔及结构动刚度仿真分析_刘文华

车身声腔及结构动刚度仿真分析刘文华夏汤忠刘盼王萍萍陆志成袁智 (神龙汽车有限公司技术中心武汉 430056) 摘要：对车室声腔模态和车身结构动刚度进行分析可以避开车身壁板与车内空腔声学共振的可能性。本文通过对某车型车内声腔模态和白车身动刚度进行计算分析，在研发阶段初期，发现白车身后隔板区域与声腔在某振动频率有发生共振的可能，针对该问题提出了合理可行的改进方案。关键字：声腔模态动刚度吸振器引言车内噪声特性已成为汽车乘坐舒适性的评价指标之一，日益受到人们的重视。车内噪声根据形成及传播的机理不同，可以分为结构噪声和空气噪声。外界激励（发动机、轮胎、路面及气流）引起车身壁板振动产生的噪声是结构噪声，而车室外通过车身孔隙进入车内的噪声则是空气噪声。试验研究表明，对于轿车乘坐车室来说，发动机振动、路面激励等引起的车身壁板振动而辐射出来的结构低频噪声在车内噪声中占主要地位。 1 声腔模态分析在车身NVH设计阶段，对车室声腔进行模态分析不仅可以掌握车内空腔的声学模态频率和模态振型，在设计过程中避免车身结构振动导致的车内共鸣噪声，合理布置和优化车内声学特性，还可以掌握空腔声场的声压分布情况，为预测并分析动态声学响应做准备。 1.1车内声腔有限元模型的建立首先在HyperMesh软件中导入车身结构有限元模型，提取车室内部与空气接触的表面，构成一个密闭的声学空腔，在不影响计算精度的前提下对其局部特征进行一些简化。声学单元的理想尺寸是每个波长至少六个单元，根据空气中的声速和噪声的分析频率可以计算出声波的波长以及声学单元的理想长度。本文采用四面体单元建立声学模型，单元的长度约为50mm，如图1所示。图1 车室声腔有限元模型

车床静刚度测量实验报告

机械制造工艺学实验实验一车床静刚度测量一、实验目的 1.通过本实验，熟悉车床静刚度测量的原理方法和步骤 2.通过对车床静刚度的实测和分析，对机床的静刚度和工艺系统的静刚度的基本概念加深认识 3.了解实验仪器的布置和调整，熟悉其使用方法二、基本概念工艺系统的静刚度是指车床在静止状态下，垂直主轴的切削力P y与工件在y向的位移的比值：三、实验原理 1.由于静刚度仪和模拟车刀的刚度很大，在实验的加载范围内所产生的变形很小可以忽略不计。这样所测得的变形可以完全是车床各部的变形，这样就可以把工艺系统的静刚度和车床的静刚度等同起来。 2.为模拟车床实际切削状态，使之在XYZ三个方向都有切削力载荷，并可以调整到一般切削条件下的P X、P y、P z三个力的比值，采用三向刚度测定仪。该仪器是通过加载机构和测力环，再经过弓形体和模拟车刀，对车床施加载荷，模拟切削力和三向切削分力的关系为： P X= P*sinαβ P y= P*cosα*sinβ P z= P*cosα*cosβ 公式中：P 模拟切削力（由测力环千分表测得） α角为加载螺钉在弓形体上所调整的角度（刻度） β角为弓形体绕X轴（主轴）转动刻度读数的余角 3.为计算方便，模拟车刀的位置调整在弓形体的正中间，这样为简便起见，去表中载荷P的最大值280kgf时，主轴头、刀架及尾座的静刚度代替三个部位的平均静刚度，这样带入下面公式就可以算出车床的静刚度。（公式的推导见教科书）

四、实验设备 1.C616车床一台 2.三向静刚度仪一台 3.千分表4只五、实验步骤 1.消除车床零部件之间的间隙，加预载荷、 2.卸掉预载荷，将此时的各千分表的读数记下来（初始值），测力环千分表调零 3.按实验记录表中给出的测力环变形量和载荷的对应值依次加载，最大加至280kgf然后再逐点依次卸载，每次加载后记录各千分表的读数六、实验注意事项 1.在实验过程中刀架、溜板箱要锁紧 2.主轴锁紧，防止转动 3.机床在实验过程中不许有任何震动，以免影响测量结果七、实验报告要求 1.实验名称 2.实验目的 3.实验所用的仪器设备 4.实验记录表 5.以实验记录数据中Y值做横坐标，计算出得P y为纵坐标，画出刀架在三种受力情况下的静刚度曲线

原点动刚度

一、动刚度的概念对于线性系统，用施加在系统上的力除以位移，即得到了刚度。刚度是系统固有的特征，与外界施加的力和响应没有关系，即“静止”状态就存在的，所以称之为静刚度。在静止状态下，在系统上施加力并测量位移，就可以得到静刚度。在外力的作用下，系统运动起来，其刚度特性随着输入的频率而发生变化。对于含阻尼的单自由度系统而言，其微分方程为：f kx x c x m =++ ，位移响应为：)(0?ω-=t j e X x 将位移响应、速度响应、加速度响应的表达式代入微分方程中可得系统的刚度为：ωωjc m k x f k d +-==)(2，其幅值为：2 22)()(c m k k d ωω+-=此时的刚度是激励频率的函数，称为动刚度。动刚度取决于系统的质量、阻尼和静刚度。下图为一个单自由度系统的动刚度曲线，当激励频率为0时，动刚度等于静刚度，当激励频率为系统共振频率时，动刚度最低，主要受阻尼影响，当激励频率在共振频率以上，则主要受到频率和质量的影响，并且随频率的平方成正比。一般的测试条件下加速度更容易测量，因此常用加速度来表征系统的振动响应 d A f x f Z 221 ωω-=-=，其幅值为 2222)()(1ωωωc m k +-，Z A 为加速度阻抗，又称为原点动刚度，由于函数含有21ω的成分，加速度动刚度曲线呈现随着频率增加而衰减的趋势。二、IPI 与原点动刚度长期以来，在测试或分析噪声和振动频响曲线时，人们习惯了共振峰值朝上，即“朝上”的峰值有问题，而朝下的峰值没有问题。动刚度峰值的趋势与我们的习惯相反，看起来有些别扭。于是，为了倒立的、有问题的峰值从“朝下”顺倒“朝上”，就引入了一个新的表述方法，即IPI。 IPI 是Input Point Inertance 的简写。Inertance 这个单词表述的意思是惯性，用机械术语来描述，就是导纳。IPI 就是指系统的加速度导纳，即表示加速度响应与输入力的

机床静刚度实验

实验一机床静刚度实验一、实验目的：通过实验，使学生进一步了解由机床（包括夹具）一工件一刀具所组成的工艺系统是一弹性系统，在此系统中因切削力、零件自重及惯性力等的作用，工艺系统各组成环节会产生弹性变形及系统中各元件之间若有接触间隙，在外力的作用下会产生位移，并且熟悉机床静刚度的测量方法和计算方法，从而更深的理解机械制造工艺中的工艺设备及其对零件加工质量的影响，提高学生分析和处理问题的能力。二、实验装置机床一台静刚度测定装置一套图1 机床静刚度测定装置图三、实验方法与步骤 1、如上图所示，在机床的两顶尖间装夹一根刚度很大的光轴1 (光轴受力后变形可忽略不计)。 2、将加力器5固定在刀架上，在加力器与光轴间装一测力环4。 3、在测力环内孔中固定安装一个千分表，当对如图1所示安装的测力环施加外力时，其中的千分表指针就会变动，其变动量与外载荷之间对应关系可在材料试验机上预先测出，千分表2、3、6的指针也会因与之接触部位的位移而变动。 4、实验时用扳手扭转带有方头的螺杆7，以施加外载荷（Fy）。然后读出靠近在车头，尾座和刀架安放的千分表（2）、（3）、（6）的读数，并记录下来填入表1中。表1 外加载荷与千分表读数记录

根据以上数据，计算出床头、刀架和尾座的受力F 头、F 刀和F 尾。为了说明尾座套筒伸出长度对刚度的影响，实验时可将套筒分别伸出5mm 和105mm 。并分别测出千分表读数和计算出刚度的数值，填入表2中。表2 机床静刚度计算三、静刚度的计算为了计算方便，实验时可将测力环抵在刚性轴的中点处。故机床、床头、刀架它们之间的刚度关系可以用下式表示：实验时将测力环对准光轴中间，即X=L/2时，则上式简化为式中：头头头Y F j = ；刀刀刀Y F j = ;尾尾尾Y F j = 四、画出尾座套筒分别伸出为5mm 、105mm 时尾座的刚度曲线图。其中横座标为尾座位移量Y 尾，纵座标为F 尾值。五、实验结果分析及体会六、填写实验报告

什么是动刚度 (优选.)

wo最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成-----------word文本--------------------- 方便更改 rd 什么是动刚度？在NVH领域，经常计算或测试动刚度，像悬置动刚度、支架动刚度、车身接附点动刚度等等。那什么是动刚度，动刚度的大小对结构有什么影响？本文主要内容包括：1. 静刚度；2. 单自由度动刚度；3. 多自由度动刚度；4. 原点动刚度；5. 悬置动刚度；6. 支架动刚度；7. 怎么测量动刚度；刚度是指结构或材料抵抗变形的能力。由于结构或材料所受荷载的不同，可能受到静载荷或动载荷，因此，刚度又分为静刚度和动刚度。当结构或材料受到静载荷时，抵抗静载荷下的变形能力称为静刚度；当受到动载荷时，抵抗动载荷下的变形能力称为动刚度。故，结构或材料既有静刚度又有动刚度。相对而言，在NVH领域，结构或材料受到动载荷的概率远大于静载荷，因此，更普遍关心动刚度。在之前文章《什么是频响函数FRF？》中也提到用加速度与力之比的频响函数和用力与位移之比的动刚度应用更为广泛。 1.静刚度在讲述动刚度之前，有必要先了解静刚度。静刚度用单值即可表示，不随频率变化。由于静载荷引起的变形又分为弯曲或扭转等，因此，刚度又分为抗弯刚度和抗扭刚度，材料的刚度计算可参考材料力学教科书。在这以弹簧为例说明静刚度，当弹簧受到静力F时，其静态伸长量为X，此时F=kX，k为弹簧的静刚度。单位为N/mm，表示每增加1mm需要的拉力大小。弹簧静刚度常数跟材料的杨氏模量、线径、中径和有效圈数有关。当拉力越来越大时，弹簧的伸长量也增大，如下图所示，但二者满足线性关系。红色曲线表示的斜率即为弹簧静刚度。注：以下所说到的刚度，如没有特殊说明，都是指的动刚度。 2. 单自由度动刚度在文章《什么是频率函数FRF？》中，我们已经明白了频响函数可以用位移/力表示，当用力/位移时，表示的是动刚度。对于单自由度系统，如下图所示，我们再回顾一下用位移表征的FRF

基于hypermesh及nastran的动刚度分析图文教程

基于hypermesh及nastran的动刚度分析图文教程 1、2、打开hypermesh选择nastran入口。打开或导入响应模型（只是网格不带实体）。 3、点击material创建材料。 a) Type选择ISOTROPIC（各向同性） b) card image选择MAT1（Defines the material properties for linear isotropic materials.）nastran help文档。 c)点击creat/edit，编辑材料属性输入E（弹性模量）、NU（泊松比）、RHO（密度）。由于各物理量之间都是相互关联的因此要注意单位的选择（详情见附件一）。这里选择通用的E=2.07e5， NU=0.3，RHO=7.83e-9。 4、点击properties创建属性。 a)由于是二维模型type选择2D。Card image选择PSHELL（壳单元）。Material选择刚才新建的材料。 b)点击creat/edit。 c)定义厚度即T（例如T=3，注意此时单位是mm）。 5、创建material以及properties后要将这些数据赋予模型。 a)点击component。 b)由于不是创建是修改，所以左边点选update 选择相应部件。然后双击 c)然后双击选择刚才新建的厚度属性。

d)最后点击update。 6、创建加载情况，点击。 a)加一个单位动态激励。创建名为excite的激励，点击creat。 b)加载单位激励。Analysis-constraints确定加载力的方向。例如 X正方向加载激励，只需要勾选dof1，且值为1。Load types选择DAREA。然后在模型上选择一点，最后点击create。 c)创建激励频率范围。创建名为tabled1，card image为TABLED1, 点击creat/edit。设置TABLED1_NUM=2，x(1)=0,y(1)=1,x(2)=1000, y(2)=1. d)创建rload2目的连接excite和tabled1.card image选择 RLOAD2，点击creat/edit。进入子页面后分别双击和选择excite以及tabled1. e)由于是采用Lanczos算法计算，创建eigrl，card image选择 EIGRL，然后点击creat/edit。V1和V2代表计算频率的范围， ND代表计算阶次。两种方法可以选择设置，设置V1=0， V2=750. f)创建frequency，card image选择FREQi，进入子页面后勾选 FREQ1。（Defines a set of frequencies to be used in the solution of frequency response problems by specification of a starting frequency, frequency increment, and the number of increments desired.）。F1是起始频率，DF是增量，NDF是次数。此模型中查看

机床静刚度的测定

实验一机床静刚度一实验目的通过实验理解和掌握： 1. 机床（包括夹具）——工件——刀具所组成的工艺系统是一弹性系统； 2. 力和变形的关系不是直线关系，不符合虎克定律； 3. 当载荷去除后，变形恢复不到起点，加载曲线与卸载曲线不重合； 4. 部件的实际刚度远比我们想象要小； 5.通过测量计算机床的静刚度。二设备与仪器 1.C616,CF6140 车床； 2.单向静刚度仪、三向静刚度仪。机床单向静刚度一实验原理如图1--1所是：在 C616 车床的顶尖间装上一根刚度很大的光轴Ⅰ，其受力后变形可忽略不计，螺旋加力器 5 固定在刀架上，在加力器6 与光轴间装一测力环 7 ，在该环之内孔中固定安装一千分表 3 ，当对如图所安装的测力环加力时，千分表 3 的指针就会转动，其转动量与外载荷的对应关系可在材料实验机上预先测出。本实验中测力环的变形与外载荷（ 0 - 1500N时）的对应关系见表 1 - 1 。实验时，将测力环抵在刚性轴的中点处，在刚性轴靠近主轴端装有千分表 1 ，在刚性轴靠近尾架端装有千分表 2 ，在刀架处装有千分表 4 ，用扳手转动带有方头的加力螺杆 5 施一外载荷（F y），加载大小由千分表 3 的指针转动量所指示，千分表 3 的指针转动量与加载关系如表 1 — 1 所示，每次加载和卸载时，分别记录下千分表 1,2,4 的读数。为了说明机床的静刚度与尾座套筒的伸出长度有关，实验时，可将套筒分别伸出 5mm 和 10mm 后各进行一次实验，可对实验结果进行比较。二实验步骤

1.按图 1 — 1 把单向静刚度仪装在车床上，同时装好千分表。 2.把测力环抵在刚性轴的中点处，使千分表 3 的指针指零，转动加力螺杆 5 预加载荷 500N 后卸载（即千分表 3 的指针旋转 35 微米），然后，重新调整千分表 1,2,4 ，使其指针指零。 3.安照表 1 — 1 所给出的测力环所受载荷与千分表指示数之间的对应关系，千分表 3 的指针每转动 7 微米，等于测力环每次加载 100N ，顺次加至 1500N ，把每次加载后千分表 1,2,4 的位移数值记录到表 1 — 3 中。表1--1 4.加载至 1500N 时，千分表 3 的指针转过 105 小格，这时进行卸载，每次卸载 100N ，直至载荷为零，（千分表的指针每次逆转 7 小格，直至载荷为零），切把每次卸载后千分表 1,2,4 的位移数值记录到表 1 — 3 中。 5.加载、卸载、记录要有专人负责，要严肃、认真。三单向静刚度的计算机床的静刚度是由机床各个部件刚的刚度决定的。实验时把测力环抵在刚性轴的中点处，则机床的静刚度与床头、尾座、刀架它们之间的刚度关系可以用下式表示： k 机1=k 机1+41（k 机1+k 尾1）式中 k 头= y 头头F k 刀= y 刀刀F k 尾= y 尾尾F 式中y 头、y 刀、y 尾为在其所受不同载荷的情况下，床头、尾座、刀架的对应位移值，该值可由千分表 1 、 2 、 4 中读出，即千分表3对应数值，F 头=F 尾= 2 1F 刀，则F 刀等于加载数值。四要求

白车身弯曲刚度分析报告

编号：QQ-PD-PK-066白车身弯曲刚度分析报告项目名称：QQ458321486 编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期： XX汽车有限公司 2013年03月

目录 1分析目的 (1) 2使用软件说明 (1) 3有限元模型建立 (1) 4白车身弯曲刚度分析边界条件 (1) 5分析结果 (3) 6结论 (10)

1分析目的车身是轿车的关键总成，除了保证外形美观以外，汽车设计工程师们更注重车身结构的设计。车身应有足够的刚度，刚度不足，会导致车身局部区域出现大的变形，从而影响了车的正常使用。低的刚度必然伴随有低的固有频率，易发生结构共振和声响。本报告以QQ白车身为分析对象，利用有限元法，对其进行了弯曲刚度分析。 2使用软件说明本次分析采用Hypermesh作前处理，Altair optistruct求解。HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct是一个综和隐式和显示求解器于一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。Altair Optistruct最强大的功能是其友好的CAO接口，通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。 3有限元模型建立根据设计部门提供的白车身的工艺数模建立QQ的计算模型，对模型进行了有限元离散处理：白车身所有零部件都采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要；粘胶用实体单元模拟，焊点采用CWELD 和RBE2单元模拟。其中四边形单元469700个，三角形单元15543个，三角形单元比例3.4%。 QQ数模及有限元模型见下图：图1QQ数模及有限元模型 4白车身弯曲刚度分析边界条件对设计车QQ施加边界条件：在前悬架与车身连接处约束X、Y、Z移动自由度，三个子工况分别约束后悬架板簧前吊耳铰接处、两吊耳中间限位支架处、板簧后吊耳铰接处Y、Z移动自由度，与前悬架的约束组成整个白车身的约束；在每个子工况中，找到纵梁上位于前后约束X方向的中心位置，施加左右各4000N，共8000N的集中载荷。