西门子某微客尾门的模态分析.pdf
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某微客尾门的模态分析
乔春晓
（上海理工大学）
摘要：本文主要采用有限元方法对某公司的微型客车进行系统的模态分析。首先采用CATIA建立几何模型，
再导入HyperMesh建立有限元模型，并设置尾门的自由模态分析工况，再将有限元模型导入NX
Nastran求解器中进行计算，最终将计算结果导入HyperView得出结果云图。由模态分析的结果，得出尾门的
模态性能符合要求。
关键词： 微客尾门 有限元模型 NX Nastran 模态分析
Modal Analysis of a Minibus Gate
Qiao Chunxiao
(University of Shanghai for Science and Technology)
Abstract: This paper mainly uses the finite element method to perform systematic modal analysis of a company's
minibus. First uses CATIA to build a geometric model, then imports HyperMesh to build a finite element model,
and sets the free modal analysis conditions of the tailgate, and then imports the finite element model to NX. The
calculations are performed in the Nastran solver and the results are finally imported into HyperView to produce a
result cloud map. From the results of the modal analysis, it is found that the modal performance of the tailgate
meets the requirements.
Key words: tail gate of a minibus, geometric model, NX Nastran, modal analysis
1 引言
车辆在行驶过程中，车门会在发动机运转、路面不平整以及高速行驶时的风
力等振源激励下产生振动，如果上述振源的频率和车门的固有频率相近，就会产
生共振现象，损坏车身以及影响乘客的舒适度
[1]
。而尾门是单独的开关系统，是
乘客将行李物品放入车厢的通道，是车身尾部最受关注的对象。如果设计不当，
就会导致行驶过程中产生激烈的振动，密封性和抗变形能力都会变差。所以尾门
的强度、刚度以及可靠性等性能必须满足车身的使用性能要求。本文主要以某款
新开发的微型客车为研究对象，建立有限元分析模型，对尾门进行模态分析，验
证结构的合理性，保证满足模态性能的要求。
2 有限元建模
首先在大型三维CAD软件CATIA中先建立三维模型，然后再导入有限元前处
理软件HyperMesh，其中会出现缝隙、重叠和错位等缺陷。因此，需要结合有限元
分析的目标，进行简化和几何处理来提高网格的质量，达到较好的计算精度。然
后在进行网格的划分和质量检查，最后连接尾门的零件模型和定义材料属性。
2.1 尾门模型的几何清理
将尾门的3D模型导入到前处理软件HyperMesh中，然后进行几何清理，在几
何清理过程中，有如下几点需要注意：
（1）从整体考虑模型的受力，删除对结构性能影响小的装配结构孔、让位台
阶和过渡圆等工艺结构；
（2）省略某些对结构变形和内力分布影响很小的非承载构件；
（3）不考虑焊接处材料特性的变化，保持其材料特性与周围的构件相同；
（4）删除多余的线条、重复面以及残余的点。
2.2 尾门的网格划分与质量检查
根据所研究的尾门的几何形状，选择合适的单元来进行网格划分，选择以4
节点的quads单元为主和为了保证网格质量的3节点的trias单元，采用10mm大小
的网格尺寸
[2]
。网格质量对模拟计算的结果有很大的作用，所以在网格划分完成
后，必须对尾门的各个部件进行质量检查，具体的有限元模型的网格划分标准如
表2.1所示。
表2.1 有限元网格划分标准
参数
数值
最小单元尺寸
8mm
最大单元尺寸
15mm
单元长宽比
<5
单元翘曲度
<11°
四边形单元最大内角
<140°
四边形单元最小内角
>40°
三边形单元最大内角
<120°
三边形单元最小内角
>30°
单元雅可比
>0.6
of 8
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