運用hypermesh進行模態(tài)分析

1、1引言系統(tǒng)的模態(tài)參數（模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼、振型）對系統(tǒng)的動態(tài)分析和優(yōu)化設計具有實用價值。通常由試驗模態(tài)分析和計算模態(tài)分析兩種方法。但由于受實驗條件和時間的限制，組織實施往往比較困難，而且在測量次數，測量數據的處理準確性方面也難以得到充分的保證在設計階段難以實現?；谔摂M樣機技術的虛擬實驗方法在履帶車輛箱體類零部件模態(tài)參數測量方面在設計階段就能為方案優(yōu)化提供指導，縮短產品開發(fā)周期，節(jié)省費用。因此，開展在虛擬環(huán)境下測試箱體類零部件的模態(tài)參數

2、研究與探討并擴展其應用具有重要意義。本文以某型履帶車輛傳動箱設計為例，應用HyperMesh為前處理軟件，對其進行了有限元網格的劃分，進而對箱體的模態(tài)進行了分析。2箱體有限元模型的建立及模態(tài)分析首先依據傳動箱體的尺寸，建立箱體的三維實體模型。利用HyperMesh對傳動箱體的實體模型進行有限元網格劃分，箱體的材料為鋁合金，其密度為2.66e33kgm3，泊松系數為0.31，楊氏模量為7.7e72Nm2，強度極限為176.4MPa。整個箱

3、體共劃分76151個4面體單元，22262個節(jié)點。在此過程中，還必須考慮到箱體有限元模型建立后與各傳動軸之間的連接，即柔性體與剛體間的連接。傳動箱各軸都是通過軸承與箱體連接的，筆者在有限元模型中應用多點約束（MPC，MultipointConstraint）來模擬軸承的作用。所謂多點約束是將某節(jié)點的依賴自由度定義為其他若干節(jié)點獨立自由度的函數。多點約束可以用于不相容單元間的載荷傳遞，表征一些特定的物理現象，比如剛性連接、鉸接、滑動等。筆

4、者在箱體有限元模型中各軸孔的中心點處建立一個虛擬桿單元，如圖1所示。軸孔內表面各節(jié)點的自由度則依賴于對應的虛擬桿單元。各傳動軸與箱體間的約束也是在對應的虛擬單元處建立，各傳動軸上的作用力則通過相應的虛擬桿單元和多點約束作用于箱體之上。文中建立的包括軸承模型的傳動箱箱體有限元模型如圖2所示。應向量，放到所謂“模態(tài)坐標系統(tǒng)”中來描述，這一坐標系統(tǒng)的每一個基向量恰是振動系統(tǒng)的一個特征向量。采用CraigBampton方法對箱體進行模態(tài)分析，則

5、箱體的自由度可表示為：式中uB為邊界自由度，uI為內部自由度，ΦIN和ΦIC分別表示主模態(tài)陣和約束模態(tài)陣，I、0分別表示單位陣和零矩陣，qN和qC分別表示對應主模態(tài)和約束模態(tài)的模態(tài)自由度。此時對應的箱體模態(tài)剛度矩陣和質量矩陣可表示為：式中下標I、B、N、C分別表示內部自由度、邊界自由度、主模態(tài)和約束模態(tài)。KBB表示凝聚掉內部自由度的廣義剛度矩陣；KⅡ表示固定邊界自由度的廣義剛度矩陣。KBB和KⅡ則分別表示對應自由度的廣義模態(tài)質量矩陣。由