轿车后副车架结构强度与模态分析.
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是汽车重要的承载结构之一，在汽车的安全性、舒适性和性能方面起着重要作用。
其强度和刚度对汽车的整体性能有着直接的影响。
对汽车副车架的强度模态分析及结构优化是至关重要的。
本文将就此话题展开探讨。
一、汽车副车架的结构及工作原理汽车副车架是指安装在汽车底盘上的用于支撑底盘组件的结构。
其主要作用是传递车辆的荷载，同时还要满足汽车悬挂系统的需求，以确保汽车在行驶过程中的舒适性和稳定性。
在日常使用中，汽车副车架还要承受来自路面的冲击和振动，并且要能够抵抗车辆制动时产生的扭矩和冲击力。
汽车副车架需要具有足够的强度和刚度，以确保汽车在各种工况下都能够安全可靠地行驶。
二、汽车副车架的强度模态分析1. 强度分析汽车副车架在使用过程中要承受各种不同方向的受载情况，主要包括拉伸、压缩、弯曲和剪切等载荷。
需要对汽车副车架进行强度分析，以确定其在不同工况下的应力分布和变形情况。
强度分析的目的是确认汽车副车架在设计工况下不会出现塑性变形或者破坏，从而保证汽车的安全性和可靠性。
通过有限元分析等方法，可以对汽车副车架进行受力分析，计算其在各种工况下的应力和变形，从而确定其是否满足设计要求。
2. 模态分析模态分析是指通过对汽车副车架进行振动特性的分析，确定其固有频率和振型。
汽车副车架在行驶过程中会受到来自路面的激励力，因此需要对其进行振动分析，以确认其固有频率和振型与激励频率不发生共振，从而避免产生过大的振动响应。
通过模态分析，可以确定汽车副车架的主要振动模态，并评估其对汽车驾驶舒适性和稳定性的影响。
三、汽车副车架的结构优化1. 结构轻量化汽车副车架在保证足够强度和刚度的前提下，需要尽可能减小自身的重量。
轻量化可以降低汽车的整体质量，提高汽车的燃油经济性和加速性能，同时还能减少对环境的影响。
轻量化的方法包括采用高强度、轻质材料、优化结构布局和加强节点等。
2. 结构优化通过有限元分析等方法对汽车副车架进行结构拓扑优化、形状优化和材料优化。
乘用车副车架计算模态分析边界当量方法研究
乘用车副车架计算模态分析边界当量方法研究乘用车副车架的计算模态分析是一项重要的技术，可以用来评估车身的刚性和强度。
在该领域，边界当量方法是一种常用的近似方法，通过将实际加载替代为等效静态和动态力载荷，以简化计算过程。
本文将介绍乘用车副车架计算模态分析边界当量方法的研究进展，并探讨其优缺点。
边界当量方法的基本原理是将实际载荷替换为等效载荷，使得系统的动态响应与实际载荷下的响应一致。
该方法的优点在于可以简化计算过程，减少计算时间和成本。
此外，边界当量方法可以将动态载荷解决为对应的静态载荷，以简化结构分析。
边界当量方法的缺点在于，其计算结果可能会出现误差，因为实际载荷会随时间变化而产生变化，而静态边界当量方法无法精确模拟这种变化。
边界当量方法可以分为几种类型，包括静态和动态的方法。
静态边界当量方法使用最小和最大值的载荷范围来模拟实际载荷。
动态边界当量方法使用均方根振幅等参数来描述实际载荷的动态性。
此外，还有一些其他边界当量方法，例如基于统计学的方法，可以在不知道实际载荷的情况下对其进行近似估计。
乘用车副车架计算模态分析边界当量方法的研究领域广泛，包括对载荷的测量、建立边界当量模型以及验证模型精度等方面。
最近的研究还关注了不同载荷模拟方法的比较，以及不同设计方案的模态优化。
例如，研究表明使用动态边界当量方法可以获得更准确的结果，而基于统计学的方法可以在无法确定载荷的情况下进行设计。
总之，乘用车副车架计算模态分析边界当量方法是一种广泛应用的技术，其优点在于简化计算过程，在有限时间内获得较精确的结果。
然而，该方法的缺点需要注意，在设计过程中需要慎重考虑误差问题。
研究还需要进一步探讨如何将边界当量方法与优化设计相结合，以提高车身的性能和强度。
近年来，随着汽车市场的快速发展，乘用车副车架的设计已经受到了越来越多的关注。
在副车架的设计中，计算模态分析是一项重要的技术，可以评估车身的刚性和强度。
在计算模态分析中，边界当量方法是一种常用的技术，可以将实际载荷转换为等效载荷，从而简化计算过程。
轿车后桥结构强度与模态分析
郑松 林 卢 蕾蕾 冯金 芝 郑钻 玺 王 有涛
（ 上海理工 大学 机械工程学 院汽车研究所 ， 上海
徐 洪 慧
２０ ９ ） ０ ０ ３
【 摘要】 根据某轿车 扭杆梁式后桥的实际结构， ｙｅ ｏ ｓ 在Ｈｐｒ ｒ 软件平台 ｗｋ 上对该后桥进行了有限元建模。
【 关键词】 后桥
轿车
模态分析
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ －５ ４ ２ １ ．４ ０ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ７４ ５ ． ０ １ ０ ． ６ ｓ
部 件力 学 性 能 ， 供优 化 Ｆ Ａ模 型 ， Ｃ Ｄ 设计 提 Ｅ 供 Ａ
０ 引 言
在汽 车底 盘 设 计 中 ， 桥 设 计 很 关 键 。 由 于 后
ｃ ｌｔ ｄ Ｉ ｒ ｖｄ ｓ ａ ｍｐ ｒａ ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｕ ｔ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ｎｔｏ ｈ ｔ ｃ ｕ ｅ ｉ ｈ ｏ ｙ ｕ ａｅ ． ｔｐ ｏ ｉｅ ｎ ｉ ｏ ｔｎｔｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆｒｆ ｒｈ ｒ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｎ ｔ ｅ ｒ ． ｕ
后 桥 零部 件 受 力 比较 复 杂 且 相 互 关 联 ， 概 念 设 在
参考。
１ 有 限 元模 型 建 立
为 了进 行 强 度 分 析 ， 先 要 建 立 几 何 模 型 。 首 为此 ， 于 Ｃ ＴＡ Ｖ 基 Ａ Ｉ ５建 立 了 后 桥 的 三 维模 型 ， 如
计 完成 后 ， 通过 Ｃ Ｅ仿 真 分 析 ， 以快 速 、 面 了 Ａ 可 全 解 后桥 各零 部 件 受 力 和 相 互 影 响 情 况 ， 指 导 优 并 化 设计 ， 以保证后 桥 零 部 件 具有 足 够 的强度 ， 时 同 满 足结 构要 求 。本文 基 于某 款 轿 车后 桥 自主 开 发
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是连接车轮、车轴、悬挂系统等部件的重要组成部分，它直接影响到车辆的行驶稳定性、路面适应性和安全性。
强度是汽车副车架最基本的要求之一，其次还需要满足轻量化、高刚度和振动控制等多种要求。
因此，对副车架进行强度模态分析和结构优化是十分必要的。
汽车副车架的强度分析通常采用有限元数值模拟方法。
该方法基于力学原理和数学方法，把副车架拆分为若干个有限个单元，通过数值求解计算每个单元的应力和应变，并进而计算出整个结构的应力和应变。
采用数值模拟方法可以较为准确地预测副车架在不同加载条件下的强度及变形情况。
同时，结构优化也是副车架设计中的重要环节。
结构优化的主要目标是通过重新布局材料和构件，提高结构性能同时减少质量。
可以采用形状优化、材料优化等优化手段，通过有限元数值模拟方法进行分析和比较，从而得到最优的结构。
模态分析是副车架强度分析和优化设计中的重要组成部分，也是比较先进的分析方法。
模态分析是一种通过计算系统的自由振动频率和模态形状来分析结构动态响应的方法。
模态分析可以得到副车架在自由振动过程中各个振动模态的频率和振动形状，分析副车架在道路行驶中的动态响应情况。
针对汽车副车架的实际情况，应该在强度分析和结构优化的基础上，进行模态分析研究，从而更全面地了解副车架的性能和优化方向。
同时，应该注意到，副车架的优化设计是一个多目标、多约束的过程，需要考虑多种因素并对其进行平衡。
比如，轻量化可以提高燃油经济性和环保性能，但过度轻量化会影响结构的耐久性和稳定性。
因此，在进行结构优化的同时，应该考虑到多种因素，以取得最优的设计效果。
总之，汽车副车架强度模态分析及结构优化是汽车工程领域的重要研究内容，可以有效提高副车架的性能和安全性，为汽车行业发展做出重要贡献。
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化1. 引言1.1 研究背景汽车副车架是汽车重要的结构部件之一，承担着支撑车身、吸收冲击力、传递动力等重要功能。
随着汽车的发展，人们对汽车副车架的要求也越来越高，希望能够在保证结构强度的前提下减轻重量，提高燃油效率和安全性。
现有汽车副车架结构往往存在过多的冗余部分和设计缺陷，导致结构重量过大、强度不足等问题。
对汽车副车架进行强度模态分析和结构优化显得尤为重要。
通过分析副车架在不同工况下的受力特点和振动模态，可以发现潜在的弱点和瓶颈，从而有针对性地进行结构优化，提高其整体性能。
基于以上背景，本文将针对汽车副车架的强度模态分析和结构优化展开研究，旨在为汽车工程领域提供更有效的设计方案和优化策略，促进汽车轻量化、高效化的发展。
1.2 研究意义汽车副车架是汽车重要的结构部件之一，其负责支撑整车重量并承载各种动态载荷。
对汽车副车架进行强度模态分析和结构优化是非常重要的，具有以下几个方面的研究意义：汽车副车架的强度模态分析可以帮助工程师了解其在不同工况下的受力情况，从而预测可能存在的强度问题，为设计提供参考和改进方向。
通过分析副车架的振动模态，可以确定其固有频率和形态，进而评估结构的动力性能和耐久性。
结构优化可以有效地降低副车架的重量，提高结构的刚度和强度，降低振动和噪音，进而改善车辆的行驶性能和安全性。
通过优化设计，可以有效地降低生产成本和能源消耗，提高汽车整体的竞争力。
研究汽车副车架强度模态分析及结构优化还可以推动汽车工程技术的进步和创新，促进汽车制造业的可持续发展。
通过优化设计，可以提高汽车的整体性能和环保性能，满足不断提升的市场需求和法规标准。
对汽车副车架进行强度模态分析和结构优化具有重要的意义和价值。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨汽车副车架的强度和振动特性，为设计和优化提供理论支持和技术指导。
具体包括以下几个方面的目标：1. 分析副车架的承载能力和抗疲劳性能，找出存在的弱点和瓶颈，为提高车辆整体结构的稳定性和安全性提供依据。
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是车身重要的部件之一，其强度对于车身的安全性和稳定性有着决定性的影响。
因此，对副车架进行强度模态分析及结构优化具有重要的意义。
在强度模态分析方面，最常用的方法是有限元分析。
在进行有限元分析时首先需要进行建模，然后根据实际情况设置边界约束和载荷。
通过分析有限元模型的应力和变形情况来评价副车架的强度和刚度。
这种方法可以很好地评估副车架的强度，但是过于理论化，容易忽略一些实际情况，如材料的实际性质、生产工艺上的缺陷等，因此在结果的准确度上存在一定的误差。
在结构优化方面，目的是为了改善副车架的结构，提高其强度，减小质量，降低制造成本。
一种优化的方法是对材料进行选择。
选择高强度、刚度和抗腐蚀性能好的材料，如高强度钢和铝合金。
此外，也可以采用一些结构优化的方法，如加强副车架的节点和接头，降低不必要的重叠，提高副车架的整体强度和刚度。
可以使用流体动力学模拟和模拟优化方法来指导实际的优化设计。
在实际应用中，需要结合强度模态分析和结构优化的方法，以确保副车架具有足够的强度和刚度。
在设计过程中，需要考虑到各类载荷和力的作用，如行驶过程中的悬挂连接、路面震动、碰撞等，以确保副车架不会发生破裂或失效。
此外，需要考虑到生产工艺和成本的因素，尽量采用简化的设计和制造技术来减少成本和提高效率。
综上所述，汽车副车架的强度模态分析和结构优化是车身设计中非常重要的环节。
合理的设计方案可以提高车身的安全性和稳定性，减少车身故障的出现，从而提高整个汽车的品质和市场竞争力。
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化摘要：随着社会上经济的发展汽车成为人们出行的必备交通工具，而汽车也在社会上变得越来越普及。
现在就以轿车的副车架为研究的对象，在很多的软件当中建立起来的模型模拟，然后对这些结构进行新型的分析，在进行分析的过程中采取的方法主要就是对强度和自由度进行的分析，在进行分析之后，得出的结果也说明了，汽车的副车架本身的强度是符合要求的，并且汽车的副车架跟发动机之间是有一定的联系，针对这样的问题也有相应的解决方法进行解决。
关键词：汽车的副车架的结构；强度化分析；拓扑结构优化前言：随着人们经济水平的提高，人们对于吃、穿、住、用、行等方面的要求也在不断的提高，随着科技的发展和技术水平的进步，大多数人对汽车的品牌、汽车的舒适度和安全性能还有一系列有关车方面的要求也变得越来越高，而在这其中汽车舒适度和安全性能这两个方面是相互影响、相互制约的，汽车的副车架是现在大部分汽车底盘的最主要的承载件，使用的越来越普及，因为它在使用的过程中比较的频繁，所以应该具有较好的强度和动态特性。
目前，世界上的很多人认为，在使用频率作为优化目标进行优化的过程中进行了很多方面的研究，而且在研究的过程中取得了很多的成果。
在相关的书籍中曾经有过记载，在选择使用轻型车车架的频率来当作拓扑结构优化的主要目标，在这当中进行多部拓扑结构进行优化以此来得到副车架横梁的最佳的拓扑结构。
还有在相关的书籍中记载里，在对汽车的副车架进行频率的拓扑结构的优化时，根据所得到的密度的图纸进行相关数据方面的分析，他的分析出来的计算的结果和实验的数值的数据一致，使得本来应该拥有的频率得到应有的优化，这样也就让更多的人们对汽车的副车架有了更多的了解。
一、汽车的副车架在有限模型方面的建立汽车的副车架在制作的过程中采用的原材料的形成过程是非常复杂的，在汽车的副车架和车架之间，应用四个轴向竖直的橡胶衬套相互连接在一起，纵臂上下摆臂，以及其他的后悬架零部件安装在汽车的副车架上。
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化
探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化汽车副车架是汽车结构中的重要组成部分，它承担着车辆的重量、扭矩和振动的传递，同时在车辆碰撞时发挥着重要的承载作用。
汽车副车架的强度分析和结构优化对于车辆的安全性和性能至关重要。
本文将就汽车副车架强度模态分析及结构优化进行探讨。
我们来看一下汽车副车架的强度模态分析。
汽车副车架主要受到来自发动机和车辆行驶时的负载作用，因此在强度模态分析中，需要考虑副车架在不同工况下的受力情况。
通过有限元分析等方法，可以对副车架的应力、应变和振动特性进行分析，找出其在不同工况下的受力状态和强度情况。
这对于设计和改进副车架的结构和材料具有很大的指导作用。
结构优化是提高汽车副车架强度的重要手段。
通过结构优化，可以改进副车架的设计方案，使其在不增加重量的情况下提高强度和刚度。
可以采用新的材料和工艺，提高副车架的耐疲劳性和抗冲击能力。
还可以通过减少副车架的零部件数量和连接处，降低副车架的制造成本和装配难度。
这些优化措施将有助于提高汽车副车架的整体性能和使用寿命。
在进行汽车副车架强度模态分析和结构优化时，需要注意以下几点。
需要充分考虑副车架的受力特点和工况，不同的车型和用途对副车架的要求是不同的，因此在分析和优化过程中需要进行针对性的研究。
要充分利用现代化的分析和优化工具，如有限元分析软件、拓扑优化算法等，以更有效地进行副车架强度模态分析和结构优化。
在进行结构优化时，需要综合考虑副车架的强度、刚度、重量和成本等多方面因素，以找出最合适的设计方案。
汽车副车架强度模态分析及结构优化是提高汽车安全性和性能的重要手段。
通过对副车架的受力特点和工况进行分析，可以找出其在实际使用中的弱点和问题，通过结构优化提出改进方案，从而使汽车副车架在保证安全的前提下具有更高的强度和刚度。
希望本文的内容对于相关领域的研究者和从业者有所帮助，促进汽车副车架结构的不断优化和提升。
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３３０．２
前侧局部弯曲
图７后副车架第１阶模态分析图
根据模态分析结果，后副车架的自由模态平滑连续，没有明显局部断点，各阶模态之间间隔较大，避免了接近的模态。且第１阶模态的频率很高，有效地避免了由地面及悬架系统振动引起共振。
此外，由其模态振型发现，前４阶振动位移最大位置均发生在后副车架４个悬置处，说明与悬置连接部分的刚性较为薄弱，同时通过观察结构强度分析的应力云图，可知与悬置连接部分的某
考虑到模型的结构尺寸及运算效率采用以下划分标准：最小网格边长＞１０ｍｍ，最大网格边长≤
２０
ｍｍ；四边形单元的长宽比≤５，最大角１５０。，最
小角＞３０。，雅可比＞０．６。三角单元的总数占总单元的比例不超过１０％；得到有限元模型如图２所示。
图２后副车架有限元模型
有限元模型计算所使用的普通钢的材料参数
上海汽车２００９．１１
３陈立杰等．桑塔纳汽车后桥强度有限元分析及改进方案［Ｊ］．汽车工程，２００４．２６（４）．
４史科骏等．轿车副车架模态试验与分析［Ｊ］．噪声与振动控制，２００３（１）．
【主题词】模态分析后副车架汽车
０
引言
随着轿车技术的不断进步，人们对于轿车的
舒适程度提出了更高的要求。副车架作为底盘系
统重要的承载元件，与车身和悬架系统相连，主要作用是提高悬架系统的连接刚度，减少路面震动
的传人，从而带来良好的舒适性。目前，一些中高
档轿车均采用独立式前后悬架系统，后副车架也
应用得越来越广泛。在设计时不仅要考虑到其强度，同时，为了避免振动和噪声，还要将模态特征作为对后副车架设计的约束条件。本文以某轿车后副车架为例，运用有限元软件对后副车架进行强度分析及模态分析，为轿车后副车架的设计改进提供了理论依据。
１
后副车架有限元模型的建立
后副车架三维模型是运用ＣＡＴＩＡＶ５建立
的。后副车架如图１所示，通过４个悬置与车身相连。
使用Ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ软件的Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ模块对３Ｄ
模型进行网格划分建立有限元模型。为保证有限
元模型的准确性，尽可能采用了四边形壳单元。
收稿日期：２００９一∞一２１
・２０・图１后副车架三维模型
万方数据
为：密度７．８
ｘ
１０３
ｋｇ／ｍ３；弹性模量２１０ＧＰａ；泊松
比０．３。
２
后副车架结构强度分析
轿车在使用过程中工况较为复杂，考虑到进
行强度分析时，不仅要分析正常工况下的强度情况，而且某些不经常出现的极限工况的强度也应考虑。所以现大致分为３类工况：正常载荷工况、为疲劳载荷工况和特殊工况。２．１正常载荷工况
・２２・
些位置应力也较大。
４
结语
根据后副车架的结构强度分析结果，在上下
摆臂插销孔之间是后副车架受应力较大的位置，前梁与中间箱体的焊接处也是一个薄弱环节。由模态分析可知，后副车架４个悬置的连接部分刚性较差。因此，后副车架的结构及焊接工艺有待改进，某些部件可以考虑加强壁厚，从而提高后副车架的结构强度，改善刚度特性。
轿车后副车架结构强度与模态分析
郑松林王寅毅冯金芝袁锋李丽
（上海理工大学机械工程学院）
【摘要】
根据某轿车后副车架的实际结构，运用有限元软件Ｈｙｐｅｒｗｏｒｋｓ对后副车架进行有限元建模。
由有限元模型分析后副车架的结构强度，并计算后副车架的模态。从而反映后副车架可能存在的问题。在理论上为结构的进一步改进提供了重要参考二
通过模态分析，得到后副车架结构的固有频率与振型，可以反映后副车架的刚度特性，为设计过程中消除振动和噪声提供了理论依据。
基于有限元模型，约束为自由状态，模态分析结果如表１所示。图７为对应的第１阶模态分析图。表１模态分析结果阶数频率（Ｈｚ）
振型描述１】９６．３绕Ｘ轴弯曲
２２２１．１
扭转３
２６２．８
绕Ｙ轴弯曲４
４２７
ＭＰａ，但是在不平整路面，该部位容易产生疲
劳损伤，应考虑加强箱体结构，改善插销孔附近的强度。
３
后副车架模态分析
后副车架的振动特性与轿车的舒适性、部件
・２１・
万方数据
疲劳、共振破坏密切相关，因此在满足后副车架强度要求的情况下，对其进行模态分析也是极其必要的。
理论模态分析实际上是一种理论建模过程．主要是运用有限元法对振动结构进行离散，建立系统特征值问题的数学模型，用各种近似方法求解系统特征值和特征矢量。由于阻尼难以准确处理，通常均不考虑小阻尼系统的阻尼，解得的特征值和特征矢量即系统的同有频率和同有振型矢量。
在正常工况下，后副车架承受一些普通载荷，如车身静态载荷，正常行驶制动载荷等。以车身静态载荷为例，后副车架等效应力云图如图３所示。
图３正常载荷工况应力云图
结果表明，在受到车身静态载荷时，应力最大处在安装上下摆臂插销孔的附近，为１９４．８
ＭＰａ。
此外，应力较大处主要集中在中间箱体的插销孔，以及与后悬置连接部分。这主要是由于后悬架系统承受车身载荷通过上下摆臂作用到后副车架中间的箱体造成的。２．２疲劳载荷工况
上海汽车２００９．１１
图４疲劳载荷应力云图
节，可考虑致进焊接工艺提高强度。２．３特殊工况
在特殊工况下，后副车架受到某些较大的冲击载荷，如轿车过坎、车轮撞到路台等情况，现以轿车左侧过坎为例，后副车架等效应力云图如图５所示。
图５特殊工况应力云图
根据分析结果可知，中间箱体左侧上下摆臂插销孔之间出现最大应力４００．２ＭＰａ。说明轿车左侧过坎时，左后悬架系统受到瞬间的极限载荷通过上下摆臂作用到后副车架上，故安装上下摆臂的插销孔间产生了一个最大的极限应力。此外，虽然所受应力未达到刚才的屈服极限
在疲劳工况下，后副车架受到一些循环的载荷，如轿车前进、后退，过弯转向等。现以轿车左转弯为例，后副车架等效应力云图如图４所示。
结果表明，在轿车左转弯时，后副车架的最大应力出现在中间箱体与前梁焊接处，最大值为
３３３．６
ＭＰａ，接近钢材的疲劳强度３４３ＭＰａ。原因
是由于过弯的影响，后副车架左前梁和中间箱体变形弯曲，两者焊接点发生应力集中，造成应力过大。故前梁和箱体的焊接点是后副车架的薄弱环
本文通过现代有限元手段，对轿车后副车架进行了结构强度及模态分析，并建立了后副车架的有限元模型。为进一步结构改进设计提供了有力的理论依据。
参考文献
ｌ
傅志方．振动模态分析与参数辨识［Ｍ］．北京：机械工业
出版社。１９９０．
２曹树谦等．振动结构模态分析：理论、实验与应用［Ｍ］．天津：天津大学ｍ版社，２００２．