基于模态频响的某支架振动强度分析研究

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了动强度问题在实际工程中的重要性，特别是复杂路面下的结构件共振问题。通过油瓶支架的实例，详细阐述了模态频率响应强度分析的方法，包括载荷集、工况设置、求解参数设置和结果读取等步骤。根据分析结果，进行了结构优化，并对比了优化前后的效果。通过振动强度分析，该支架在性能提升的同时实现了减重。文章强调了考虑路面激励和共振角度的CAE分析在实际工程中的重要意义。

0. 前言

      在实际工程中，许多的支架出现强度问题，可能会涉及静强度或动强度，特别是复杂的路面，像石块路、搓板路等，动强度问题更为突出，由于是路面引起的结构件共振进而出现强度问题。

1. 动强度概述

       动强度研究内容包括结构人动力特性（如固有模态、频率及阻尼等），机构在动载荷作用下的应力与变形等响应。如某一油瓶支架安装在车架上，当整车经过坏路面时，路面的激励通过轮胎、悬架、车架等传递给油瓶安装支架；若支架系统与路面某一激励频率共振，此时容易导致支架断裂破坏。所以此时通过施加实际的路谱进行动强度校核十分必要，在前期若没有实际路谱，也可以采用常规方法进行强度校核及优化改进。

2. 案例实战

      如某一油瓶支架安装如下图1所示，包括安装支架、油瓶等，整个系统通过四个螺栓安装在车身上。

图1 某油瓶支架图示

2.1  模态频率响应强度分析，分析载荷集主要包括激励载荷、路谱、结构阻尼、计算模态及采样频率等。

 图2 计算模态设置图示

  图3 采样频率设置图示

  图4 系统阻尼设置图示

图5 激励载荷设置图示

2.2 工况设置，如该支架安装在车身上，截取一部分车身或直接约束 安装点，建议截取一部分车身。将在采集的路谱施加在安装点处进行分析。

图6 边界设置图示

2.3 求解参数设置，包括应力及位移输出、全局通用参数设置等。

2.4  结果读取，通过后处理读取动态应力结果。从分析结果可以看出，Y向最大动态应力为222MPa@25.6Hz，接近该材料屈服强度235MPa。

图7 X向激励应力结果图示

图8 Y向激励应力结果图示

图9 Z向激励应力结果图示

2.5  结构优化，根据分析结果及受力形式进行如下优化，包括加强筋、安装孔间距及减重孔等。

  图10 优化前后方案图示

2.6  优化结果分析，通过优化，各方向最大应力下降明显，满足要求。

表1 优化方案结果对比

图11 X向激励应力结果图示

图12 Y向激励应力结果图示

图13 Z向激励应力结果图示

3. 小结

（1）通过进行振动强度分析，该支架在性能提升同时，整体减重5%，效果明显；

（2）从本案例可以看出，在考虑路面激励作用下的结构件强度问题，即从共振角度考虑，有些时候CAE分析结果对实际工程意义更大。

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