简支梁振动模型（轴承简化为弹簧）（汽车悬挂系统的振动模态...

陌影

一个简单的汽车系统如图7-2所示，若将其处理成平面系统，可以由车身(梁)、承重、前后支撑组成，汽车悬架振动系统可以简化地看作由以下两个主要运动组成：运动体系在垂直方向的线性运动以及车身质量块的旋转运动，对该系统进行模态分析。模型中的各项参数如表7-1所示，为与文献结果进行比较，这里采用了英制单位。


采用2D的计算模型，使用梁单元2-D Elastic Beam Elements (BEAM3)来等效车身，使用弹簧单元Spring-Damper Elements (COMBIN14)来等效车体的前后悬架支撑，使用质量块单元Structural Mass Element (MASS21)来等效车身质量。
ANTYPE,MODAL !设定为模态分析
MP,EX,1,4E9 !定义1号材料的弹性模量
MP,DENS,1,0 !定义1号材料的密度，设置为零，则材料对振动不起作用
MP,PRXY,1,0.3 !设定1号材料的泊松比
ET,1,BEAM3 ! 选取单元类型1(梁)
ET,2,COMBIN14,,,2 ! 选取单元类型2(弹簧)
ET,3,MASS21,,,3 ! 选取单元类型3(质量块), 设置KEYOPT(3)=3
R,1,2400 ! 设定实常数No.1，前悬架支撑的弹簧系数k1 = 2400
R,2,10,10,10 ! 设定实常数No.2，梁单元所需要的参数(这里可以设定为一个任意值)
R,3,100,1600 ! 设定实常数No.3，MASS=100, IZZ=1600，当KEYOPT(3)=3时
R,4,10,10,10 ! 设定实常数No.4，梁参数(任意)
R,5,2600 ! 设定实常数No.5，后悬架支撑的弹簧系数k2= 2600
N,1 ! 生成节点1
N,2,,1 ! 生成节点2
N,3,4.5,1 ! 生成节点3
N,4,10,1 ! 生成节点4
N,5,10 ! 生成节点5
TYPE,2 ! 设定弹簧单元
E,1,2 ! 生成前悬架支撑(弹簧单元)
MAT,1 ! 设定为材料No.1
TYPE,1 ! 设定单元No.1，即梁单元
REAL,2 ! 设定实常数No.2
E,2,3 ! 生成前车体(梁单元)
TYPE,3 ! 设定质量块单元
REAL,3 ! 设
REAL,3 ! 设定实常数No.3
E,3 ! 生成质量块单元
TYPE,1 ! 设定梁单元
REAL,4 ! 设定实常数No.4
E,3,4 ! 生成后车体(梁单元)
TYPE,2 ! 设定弹簧单元
REAL,5 ! 设定实常数No.5
E,4,5 ! 生成后悬架支撑(弹簧单元)
D,1,UX,,,5,4,UY ! 对节点1以及节点5施加UX以及UY固定的位移约束
D,3,UX ! 对节点3施加UX固定的位移约束
FINISH !结束前处理
/SOLU !进入求解模块
MODOPT,LANB,5,0.001,100 !设定LANB方法求解，可求5阶，频率范围0.001至100
SOLVE !求解
*GET,FREQ1,MODE,1,FREQ !提取第1阶模态共振频率，并赋值给参数FREQ1
*GET,FREQ2,MODE,2,FREQ !提取第2阶模态共振频率，并赋值给参数FREQ2
*STATUS !列出所有参数的内容
!%%%% [ANSYS算例]7_2(2) %%%%% end %%%%%
​
*SET,long,2.62 !梁长度40
*SET,ne,80 !单元数量20
*SET,dl,long/ne
*SET,nn,ne+1 !节点数量20+1
*SET,ff,2000 !集中力2000
*SET,vv,80 !移动速度80m/s
*SET,dt,dl/vv !每个单元上的时间
! 建模
/PREP7
ET,1,BEAM3
R,1,0.02750,0.000086,0.137, , , ,
MP,EX,1,2.09e11
MP,PRXY,1,0.3
MP,DENS,1,7890
! 循环命令创建节点
*do,i,1,nn,1
n,i,(i-1)*dl
*enddo
!创建单元
*do,i,1,ne
E,i,i+1
*enddo
ET,2,COMBIN14,,,2 ! 选取单元类型2(弹簧)
R,2,1e9 ! 设定实常数No.1，前悬架支撑的弹簧系数k1 = 2400
R,3,2e9 ! 设定实常数No.5，后悬架支撑的弹簧系数k2= 2600
N,82,0,-1
N,83,long,-1
TYPE,2 ! 设定弹簧单元
REAL,2
E,1,82 ! 生成前悬架支撑(弹簧单元)
TYPE,2 ! 设定弹簧单元
REAL,3
E,81,83 ! 生成前悬架支撑(弹簧单元)
finish
!加载求解
/sol
D,82,ALL
D,83,ALL ! 对节点1以及节点5施加UX以及UY固定的位移约束
D,1,UX ! 对节点3施加UX固定的位移约束
ANTYPE,4 !分析类型为瞬态分析
TRNOPT,FULL !解析方法为full法
OUTRES,BASI,ALL !输出每一子步的基本结果
KBC,1.0 !指定荷载步变化为阶越
TIMINT,0 !不考虑瞬态影响
NSUBST,4,8,0 !子步数为4步，最大不超过8步
TIME,1e-10 !加载结束时间1e-10s
sstif,on !应力钢化效应打开
ACEL,0,-9.8,0 !施加y方向的加速度9.8
solve
timint,on !考虑瞬态影响
NSUBST,5,0 !子步数为5
OUTRES,ALL,ALL
*do,ii,1,20,1
time,ii*dt
fdele,all,all
*do,iii,1,ii,1
nsel,s,loc,x,iii*dl
f,all,fy,-(2*(21-iii)-1)/400*ff
*enddo
allsel
solve
*enddo
*do,ii,21,80,1
time,ii*dt
fdele,all,all
*do,iii,ii-20,ii,1
nsel,s,loc,x,(iii)*dl
f,all,fy,-(2*(21+iii-ii)-1)/400*ff
*enddo
allsel
solve
*enddo
*do,ii,81,100,1
time,ii*dt
fdele,all,all
*do,iii,ii,100,1
nsel,s,loc,x,(iii-20)*dl
f,all,fy,-(2*(iii-80)-1)/400*ff
*enddo
allsel
solve
*enddo
FINISH
/POST26
FILE,'file','rst','.' !! f为文件名
NSOL,2,nn/2+1,U,Y,uy_m
PLVAR,2, , , , , , , , , ,
!DERIV,3,2, , , , , ,1,
!PLVAR,3, , , , , , , , , ,
!/post1
!SET,NE/2+1,LAST
!PLNSOL,U,Y,0,1.0

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