汽车车架的动力学分析--模态分析
车身结构动力学分析及优化设计
车身结构动力学分析及优化设计随着汽车工业的发展，轿车的外形设计变得愈加复杂，同时车辆的性能需求也得到了巨大的提升。
车身的结构设计和优化成为了车辆设计中的重要组成部分。
本文将从车身结构动力学分析入手，探讨车身结构的优化设计方法。
一、车身结构动力学分析1. 车身结构的刚度分析车身结构的刚度是指车身在受到外力作用时，不会发生过度变形的能力。
在整车静态状态下，刚度可以通过FEA仿真来精确求解。
2. 车身结构的模态分析车身结构的模态分析能够评估车身在振动状态下的响应特性，它是车身结构动力学分析的基础。
模态分析结果可以为优化设计提供参考。
3. 车身结构的应力分析车身在行驶过程中，存在各种力的作用，如加速度、制动力、悬挂力等。
这些力会在车身结构内部转移，产生内部应力。
应力分析能够预测车身结构在特定工况下的应力状态，为车身结构的优化设计提供基础数据。
二、车身结构的优化设计1. 材料的选择材料的选择对车身的性能和质量起着重要的作用。
用高强度或者轻质材料可以大大减轻车身的重量，提高车辆的加速性能和燃油经济性。
2. 结构的设计优化车身结构的设计优化包括减少空气阻力、重心下降、车身刚度提升等。
较少空气阻力可以在车辆行驶时减少风阻，提高车辆的性能和燃油经济性；重心下降可以提高车辆的稳定性和操控性；车身刚度的提升可以提高车辆的安全性。
3. 结构加固结构加固是车身结构优化设计中的重要部分，可采用刚性补强、寿命加强等方法加固车身，使车身在强度和刚度上都得到了提高，从而能够承受更大的冲击力。
三、结论车身结构动力学分析和优化设计是车辆设计中的重要组成部分，它可以提高车辆的性能、安全性和质量。
在设计和制造车身结构时，需要利用现代的技术手段，如FEA仿真、设计优化软件等进行辅助，精准地分析和预测车身结构的行为，进而优化设计方案，实现优化设计。
汽车车架的动力学分析--模态分析
汽车车架的动力学分析--模态分析(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--北京科技大学机械工程进展（论文）题目：汽车车架的动力分析计算（模态分析）院别：机械工程学院专业班级：机研106班学生姓名：学号：导师：评分：2010年11月26日轻型载货汽车车架模态分析摘要：车架作为汽车的承载基体，安装着发动机、传动系、转向系、悬架、驾驶室、货厢等有关部件和总成，承受着传递给它的各种力和力矩。
所以对车架的结构十分重要。
本文主要采用有限元方法对车架的进行模态分析，研究了车架结构与其固有频率及其振型的关系, 给出车架在一定约束下的固有频率及固有振型，为解决车架结构的动力学问题和结构的改进提供了一定的依据。
关键词：有限元方法；车架；固有频率；模态分析1 引言车架是一个弹性系统，在外界的时变激励作用下将产生振动。
当外界激振频率与系统固有频率接近时，将产生共振。
共振不仅使乘员感到很不舒适，还会带来噪声和部件的疲劳损坏，威胁到车架的使用寿命和车辆安全。
车架是一个多自由度的弹性系统。
因此，它也有无限多的固有振型，而作用在车架上的激励来自于悬架系统、路面、发动机、传动系等的振动，这些振动对车架的激励可以认为是全频率的，但是，路面和悬架系统对车架结构激励的特点一样，每种激励在所有频率范围内并不是等能量分布的，所以，试图在所有频率上消除作用在车架上的激励，与车架结构的某些振型的共振是不可能。
因此，只有将注意力集中在各激励的能量集中的频率上，使之与所关心的车架的某阶振型不发生共振。
因而对车架进行模态分析以掌握车架对激振力的响应，从而对车架设计方案的动态特性进行评价，己经成为车架设计过程中必要的工作[1]。
2 模态分析理论基础在有限元分析程序中，振动方程表示为：1-1该方程可作为特征值问题，对无阻尼情况，方程可简化为：1-2其中。
ω2(固有频率的平方)表示特征值;{μ}表示特征向量，在振动的物理过程中表示振型，指示各个位置在不同方向振动幅值之间的比例关系，它不随时间变化。
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。
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计世界各国对环保的日益重视,电动车成为了汽车工业的一个热门领域。
内燃机客车污染的问题被广泛关注,而纯电动客车迅速发展,具有环保、经济等多方面的优势,受到了越来越多人的青睐。
在纯电动客车设计中,车架结构是至关重要的一个组成部分,它决定了车辆整体的强度、刚度、耐久性等参数,因此对电动客车车架结构进行模态分析和优化设计变得越来越必要。
一、电动客车车架结构模态分析车架结构模态分析是对车辆在振动力作用下的固有振动模态进行分析,从而确定车辆在不同振动模态下的固有频率和振动形式。
通过模态分析可以确定车辆关键零部件的固有频率和振动形式,进而进行结构优化设计,充分利用车辆的材料和积弱优势,提高车辆的强度和耐久性。
纯电动客车车架结构模态分析涉及到不同的振动模态,包括两个关键点的弯曲模态、两个支撑点横向平移模态、前后支撑点扭转模态、车体略微弯曲模态等。
通过使用有限元的方式进行车架结构的有限元分析,可以得出模态分析结果。
基于分析结果绘制模态图谱,可以清晰地看到不同模态下车架结构的弯曲振动形态,包括固有频率和振动阶次等参数,为进一步的优化设计提供了基础数据。
二、纯电动客车车架结构优化设计基于模态分析结果,纯电动客车车架结构的优化方案主要有以下几个方面:1.材料选择和加强。
根据模态分析结果,选择优化材料,并加强车架结构的强度和刚度。
由于纯电动客车的整备质量较重,需要用到高强度和高韧性的材料来增加车架的强度,如采用高硬度的钢-铝-铁复合材料,可以提高车架的强度和刚度。
2.设计结构需考虑动态负载。
纯电动客车运行时会产生一定的动态负载,因此在设计车架结构时需要考虑动态负载和振动的变化,保证车架结构的稳定性。
3.改进连接点和结构。
车架结构各个部件通过连接点组合起来,因此需要设计合理的连接点和正确的方式连接各个部件,确保车架结构与车身的耦合效果达到最优。
4.最优化设计。
模态分析结果可以指导最优化设计,根据车架结构的耐久性和运行效果要求得出最优化方案,提高车架质量和安全性。
汽车车架的动力学分析--模态分析
图1-3 一阶弯曲
图1-4 二阶弯曲
图1-5 二阶扭转
图1-6 三阶弯曲
图1-7 前端局部模态
图1-8 弯扭组合
4.3汽车模态分析结果的评价指标
工程结构要具有与使用环境相适应的动力学特性。一辆汽车结构优劣的基本着眼点是在弯曲和扭转方面总的动态性能。如果汽车结构动力学特性不能与其使用环境相适应，即结构模态与激励频率藕合，或汽车子结构之间有模态藕合，都会使汽车产生共振，严重时会使整个汽车发生抖振，车内噪声过大，局部产生疲劳破坏等[5]。模态分析是计算结构的固有频率及其相应振型。结构的固有频率是评价结构动态性能的主要参数，当结构固有频率和工作频率一致时，就会发生共振现象，产生较大的振幅，大大降低寿命。固有振型是发生共振现象时结构的振动形式。
[6]黄华，茹丽妙.重型运输车车架的动力学分析[J].车辆与动力技术，2001.6
6参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].北京:清华大学出版社, 1989
[2]丁丽娟.数值计算方法[M].北京:北京理工大学出版社, 1997
[3]王勖成，邵敏．有限元基本原理和数值方法[M]．北京：清华大学出版社．1997
[4]傅志方，华宏星.模态分析理论与应用，上海交通大学出版社，2000
[5]《汽车工程设计》编辑委员会.汽车工程手册.试验篇.北京:人民交通出版社.2001.6
4车架模态计算与结果分析
4.1模态分析步骤
对车架进行模态分析主要有以下步骤:
(l)在Pro/E中建立车架的三维模型。
(2)施加边界条件和载荷(对于自由模态不施加约束条件)，定义分析类型和求解方法并进行网格划分、提交求解器求解。
(3)提取结果，进行可视化处理，对结束进行分析。
车架模态分析报告
110ZH车架模态分析报告编制：审核：批准：2006年 3 月 15 日第一章 车架模态分析一、模态分析模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。
这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。
振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。
如果通过模态分析方法搞清楚了某结构在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。
因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
由于车架的结构振动会直接引起驾驶室振动，所以分析三轮摩托车振动时，应对车架进行模态和响应分析，优化车架结构，并从工艺设计上保证乘客的安全、舒适。
三轮摩托车车架是一个多自由度弹性振动系统，作用于这个系统的各种激扰力就是使摩托车产生复杂振动的动力源。
引起各种激扰力的因素可概括为两类：一是摩托车行驶时路面不平度对车轮作用的随机激振；二是发动机运转时引起的简谐激振。
如果这些激励力的激振频率和车架的某一固有频率相吻合时，就会产生共振，并导致在车架上某些部位产生数值很大的共振动载荷，影响乘骑的舒适性，而且往往会造成车架有被破坏的危险。
因此，车架的动态设计要求车架具有一定的固有频率和振型，这样才能保证车架具有良好的动态特性。
本次分析主要针对车架进行模态分析，以期预计车架主要模态的固有频率和形状，并借以指导车架改进设计，达到优化摩托车动态性能的目的。
1、模态分析处理本次分析采用自由边界条件下的模态分析（即不添加任何边界支撑和约束力，计算车架的自由模态。
）和添加6个车架的边界条件状态下的模态分析（左右板簧4个，前轮支撑轴承处2个）。
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。
车架模态分析思想报告总结
车架模态分析思想报告总结车架模态分析是指对汽车车架结构的振动特性进行分析和评估的一种方法。
通过对车架的模态分析，可以了解和预测车架在运行过程中可能发生的振动问题，为车辆设计和优化提供依据。
本报告对车架模态分析思想进行总结，旨在探讨车架模态分析的重要性和应用价值。
首先，车架模态分析是汽车设计中不可或缺的一环。
车辆在运行过程中会受到各种载荷的作用，例如路面不平坦带来的冲击载荷、发动机引起的振动载荷等。
如果车架结构刚度不足或设计不合理，就会导致车架振动问题，严重影响车辆的安全性和乘坐舒适性。
通过模态分析，可以了解车架在不同频率下的振动模态，发现潜在的振动问题，并采取相应的优化措施，保证车架结构的刚度和稳定性。
其次，车架模态分析可以指导设计优化。
在车架结构设计过程中，模态分析可以帮助工程师更好地了解车辆结构的振动特性，找出对振动模态产生明显影响的设计参数，并进行参数优化。
例如，可以通过对车架结构进行加强或抑制某些特定频率振动的措施，提高车架的自然频率，减小振动幅度，从而提升车辆的操控性和稳定性。
此外，模态分析还可以评估各种设计变异对车架振动特性的影响，帮助设计师选择最佳设计方案。
再次，车架模态分析有助于预测振动和噪声问题。
车辆振动不仅影响乘坐的舒适性，还可能引起噪声问题，如噪声传导到车厢或其他部件。
通过模态分析，可以预测车架在不同频率下的振动模态，并根据振动模态的分布情况，合理地设计和布置车辆的各个部件，以减少振动对车辆结构和乘坐环境的影响，从而降低噪声问题。
最后，车架模态分析可以提高车辆开发的效率和准确性。
传统的震动台试验需要耗费大量时间和资源，并不适用于大规模的车辆开发过程。
而通过有限元分析和模态分析技术，可以在计算机上进行虚拟试验，快速准确地评估车架的振动特性。
这不仅节省了试验成本，也提高了开发效率。
而且，模态分析可以同时考虑多种载荷情况下的振动问题，及时发现和解决潜在问题，保证车辆的安全和可靠性。
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北京科技大学机械工程进展（论文）题目：汽车车架的动力分析计算（模态分析）院别：机械工程学院专业班级：机研106班学生姓名：学号：导师：评分：2010年11月26日轻型载货汽车车架模态分析摘要：车架作为汽车的承载基体，安装着发动机、传动系、转向系、悬架、驾驶室、货厢等有关部件和总成，承受着传递给它的各种力和力矩。
所以对车架的结构十分重要。
本文主要采用有限元方法对车架的进行模态分析，研究了车架结构与其固有频率及其振型的关系, 给出车架在一定约束下的固有频率及固有振型，为解决车架结构的动力学问题和结构的改进提供了一定的依据。
关键词：有限元方法；车架；固有频率；模态分析1 引言车架是一个弹性系统，在外界的时变激励作用下将产生振动。
当外界激振频率与系统固有频率接近时，将产生共振。
共振不仅使乘员感到很不舒适，还会带来噪声和部件的疲劳损坏，威胁到车架的使用寿命和车辆安全。
车架是一个多自由度的弹性系统。
因此，它也有无限多的固有振型，而作用在车架上的激励来自于悬架系统、路面、发动机、传动系等的振动，这些振动对车架的激励可以认为是全频率的，但是，路面和悬架系统对车架结构激励的特点一样，每种激励在所有频率范围内并不是等能量分布的，所以，试图在所有频率上消除作用在车架上的激励，与车架结构的某些振型的共振是不可能。
因此，只有将注意力集中在各激励的能量集中的频率上，使之与所关心的车架的某阶振型不发生共振。
因而对车架进行模态分析以掌握车架对激振力的响应，从而对车架设计方案的动态特性进行评价，己经成为车架设计过程中必要的工作[1]。
2 模态分析理论基础在有限元分析程序中，振动方程表示为：1-1该方程可作为特征值问题，对无阻尼情况，方程可简化为：1-2其中。
ω2(固有频率的平方)表示特征值;{μ}表示特征向量，在振动的物理过程中表示振型，指示各个位置在不同方向振动幅值之间的比例关系，它不随时间变化。
对有阻尼情况，振动方程可转化为:1-3以上各式中，[M]为结构的质量矩阵;[C]为结构的阻尼矩阵;[K]为结构的刚度矩阵;{μ}为结构的位移列阵;为结构的速度列阵;为结构的加速度列阵。
模态分析就是求解振动方程的特征值即特征方程的根以ωi (i=1，2，…，n)，进而求得结构的固有频率似(i=1,2,…，n)和位移列阵{μ}即结构的振型。
振动方程的特征方程可表达为：1-4上式即为无阻尼振动系统的特征方程。
若质量矩阵和刚度矩阵是实对称正定矩阵，则求得的特征值数量与矩阵的阶次n相等，即有。
求解特征值问题的方法很多，如矩阵迭代法、雅可比法、QL法、QR法等等[2]。
固有频率和振型向量是表示振动系统特征的重要物理量，是进行车架动态机构设计必不可少的参数。
对于车架这样多自由度的大型系统，求出其全部固有频率和振型向量是非常困难的。
系统较低的若干阶固有频率及其相应的振型向量对其动态响应的贡献最大，故在研究系统的响应时往往只需要了解少数的固有频率和振型向量[3]。
3模态提取方法在有限元分析软件模态分析的模块中提供了多种模态提取方法，选择适当的提取方法对车架进行模态分析是很重要的，它将直接影响到求解的速度和精度。
以下将分析比较几种模态提取方法:(1)子空间迭代法(subsPace)用于求解特征值对称的大矩阵的问题。
(2)兰索斯法 BlockLanczos也可用于以上的问题，收敛速度更快。
采用稀疏矩阵求解方法。
(3)PowerDynamic法用于非常大的模型(超过100000个自由度)，特别是用在求解前几阶模态。
为了解模型特征的问题，可使用子空间叠代法或BlockLanczos法以取得最终的结果。
(4)凝聚法(ReduceHouseholder)法采用缩减的系统矩阵来求解，较子空间叠代法速度快，但准确性要差一些。
在这种方法里，结构可用少量的自由度(称主自由度)来表示，这样就只产生较小的矩阵。
在处理完整矩阵时，如遇到内存不足或磁盘空间不够等情况，可以选择凝聚法。
使用凝聚法时，必须仔细选择主自由度，因为主自由度选择的不当可导致不正确的质量分布和不正确的特征值。
(5)Unsymmetric法也采用完整的刚度和质量矩阵，适用于刚度和质量矩阵为非对称的问题（例如声学中流体-结构耦合问题）。
此法采用Lanczos算法，如果系统是非保守的（例如轴安装在轴承上），这种算法将解得复数特征值和特征向量。
(6)阻尼法(Damped)有些问题阻尼不能忽略，如对汽车轮胎的分析，阻尼法允许在结构中包含阻尼因素。
比较常用的方法是子空间迭代法和 BlockLanczos法，这两种方法能使大部分的模态分析得到很好的解决，非对称矩阵法及阻尼法只应用于某些特殊的场合。
BlockLanczos方法博采众长，它采用稀疏矩阵方程求解器，是将nxn阶实矩阵经相似变换约化为三对角矩阵以求解特征值问题的一种方法，运算速度快，输入参数少，特征值、特征向量求解精度高。
由于它采用了Storm序列检查，在用户感兴趣的频率范围内，在每个漂移点处如果找不到所有的特征值，Lanzos 方法会给出提示信息，弥补了丢根的缺陷。
故本文采用 BlockLanczos方法提取车架模态[4]。
4 车架的结构简介和设计参数该载货汽车车架，是由两根冲压成型的槽形纵梁和横梁通过铆接而成的梯形结构。
前后等宽，宽度为750mm。
设计原则是在满足足够强度和合理刚度的情况下，尽量简化结构，降低成本。
如图1-1为该车架布置图。
图1-1 车架结构纵梁采用了抗弯强度较大，同时也有利于管线布置的槽形断面纵梁。
从简化工艺，满足总布置的需要出发，纵梁设计成平直截面段(188x50x5mm)。
材料采用DL510，屈服强度氏为320N/mm，。
在后板簧前后支架处增加4mm厚的加强板。
为保证车架总成具有合理的扭转刚度，采用了七根不同形式的横梁。
其中，第一横梁、第二横梁、第五横梁、第六横梁、第七横梁为冲压槽形结构，第三横梁、第四横梁为帽形结构。
材料也尽可能采用同一品种和规格。
货车根据其装载质量的不同，轻、中型货车冲压纵梁的钢板厚度为 ~。
4车架模态计算与结果分析模态分析步骤对车架进行模态分析主要有以下步骤:(l)在Pro/E中建立车架的三维模型。
(2)施加边界条件和载荷(对于自由模态不施加约束条件)，定义分析类型和求解方法并进行网格划分、提交求解器求解。
(3)提取结果，进行可视化处理，对结束进行分析。
模态分析计算运用OPtistruct作为求解器，采用兰索斯算法对车架进行模态求解。
对整个车架在计算时不施加任何约束，即对有限元模型进行自由状态下的模态提取，故前几阶振型为刚体模态，其固有频率为零，因而设定提取模态从开始，提取车架的前七阶模态。
提取车架的前七阶模态频率值及振型描述如表1一1。
表1-1 前七阶模态固有频率及其振型车架第1至7阶固有频率及振型图如图l-2至1-8所示：图1-2 一阶扭转图1-3 一阶弯曲图1-4 二阶弯曲图1-5 二阶扭转图1-6 三阶弯曲图1-7 前端局部模态图1-8 弯扭组合汽车模态分析结果的评价指标工程结构要具有与使用环境相适应的动力学特性。
一辆汽车结构优劣的基本着眼点是在弯曲和扭转方面总的动态性能。
如果汽车结构动力学特性不能与其使用环境相适应，即结构模态与激励频率藕合，或汽车子结构之间有模态藕合，都会使汽车产生共振，严重时会使整个汽车发生抖振，车内噪声过大，局部产生疲劳破坏等[5]。
模态分析是计算结构的固有频率及其相应振型。
结构的固有频率是评价结构动态性能的主要参数，当结构固有频率和工作频率一致时，就会发生共振现象，产生较大的振幅，大大降低寿命。
固有振型是发生共振现象时结构的振动形式。
因此，对现有结构进行模态分析是确定结构是否产生共振现象的良好方法。
所以在进行模态分析时应该遵循以下原则:(1)整车结构的低阶固有频率即整车一阶扭转或一阶弯曲频率的值应高于悬架下结构的固有频率，并且要避开发动机怠速的爆发频率，以避免发生整车的共振现象。
(2)结构振型应尽量光滑，避免有突变。
对汽车车架模态分析结果的评价目前尚无统一的指标，大致可分为两类。
分析评价和类比评价。
分析评价法认为，结构的动态响应由外界激励频率和该频率下激励分量大小以及结构本身的固有频率和振型决定。
类比评价法以经过实践检验的性能较好的同类车型的模态特性为参考进行评价[6]。
结果分析汽车行驶时由于路面不平而引起的运动学激励多属于5-20Hz的垂直振动。
汽车行驶过程中，激励主要来自于路面、车轮、发动机、传动轴不平衡等[5]。
因而首先了解这些激励源的频率是分析的基础。
路面激励随道路条件决定，高速公路和城市较好路面，此激励多在 3Hz以下，因车轮不平衡引起的激振频率一般低于11Hz，发动机引起的激振频率可由式1-5求得:。
1-5f=2zn60τ其中，z为发动机缸数；τ为发送机冲程数；n为发动机的转速。
该车发动机的怠速速度为600转/分钟，因此相应发动机的爆发频率为 20Hz，经常使用的车速是80公里/小时，传动轴不平衡的弯曲振动频率为 46Hz左右。
因此要求车架的低阶频率应在11Hz以上，并且避开发动机的爆发频率为20Hz，远离传动轴不平衡的振动频率 46Hz。
根据车架的分析结果可知，车架的一阶扭转频率为低于11Hz，而第六阶车架前端局部模态频率与传动轴不平衡的弯曲振动频率46Hz相接近。
因此该车架的动态特性尚需要改进，需要增加车架在低阶的频率，并加强车架在第二、第三横梁间的刚度，使其远离传动轴不平衡的振动频率。
5总结动态分析方法克服了静态方法的局限性，强调从结构的整体考虑问题。
在性能校核中考虑了振动的因素。
振动不仅影响汽车的平顺性，还将影响汽车的使用寿命。
通过有限元动态分析提供的信息，可以研究汽车零部件或整车的振动情况，从而改进和提高汽车产品的质量。
本文介绍了有限元模态计算中的几种提取模态的方法，对车架模型进行了理论模态分析。
考察了车架的动态特性为进一步改进设计提供了有力的基础。
6 参考文献[1] 余志生.汽车理论[M].北京:清华大学出版社, 1989[2] 丁丽娟.数值计算方法[M].北京:北京理工大学出版社, 1997[3] 王勖成，邵敏．有限元基本原理和数值方法[M]．北京：清华大学出版社．1997[4] 傅志方，华宏星.模态分析理论与应用，上海交通大学出版社，2000[5]《汽车工程设计》编辑委员会.汽车工程手册.试验篇.北京:人民交通出版社.[6] 黄华，茹丽妙.重型运输车车架的动力学分析[J].车辆与动力技术，。