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1、10申请公布号CN104123410A43申请公布日20141029CN104123410A21申请号201410334055622申请日20140715G06F17/5020060171申请人张艳芳地址401331重庆市北碚区歇马镇天马寨2号72发明人张艳芳王勇张晓旭周敏赵红利向丽君54发明名称一种摩托车车架谐响应分析方法57摘要本发明公开了一种摩托车车架谐响应分析方法。本方法它包括以下步骤摩托车谐响应模型的建立；摩托车车架分析模型的建立；车架模态分析。本发明利用有限元法可以代替摩托车车架试验室的大量试验分析工作，节省大量的开发试验费用，缩短了开发周期。51INTCL权利要求书1页说明书5页。
2、附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页10申请公布号CN104123410ACN104123410A1/1页21一种摩托车车架谐响应分析方法，其特征在于，它包括以下步骤步骤一摩托车谐响应模型的建立将模型简化为线、面模型；步骤二摩托车车架分析模型的建立；步骤三车架模态分析对车架进行实验，把实验结果与理论结果相比较。2根据权利要求1所述的一种摩托车车架谐响应分析方法，其特征在于，在步骤一中，摩托车谐响应模型的建立包括以下步骤1从PRO/ENGINEER中直接把模型导入PRATRAN；2对导入的模型作适当的修复；3把摩托车车架中起连接作用的板去掉；4。
3、提取模型管的中心线，使车架构件的交接点、断面尺寸变化点作为中心线的断点；5提取壳体的对称面；6检查简化模型是否为整体，简化模型是否与原模型车架的主要尺寸，包括长、宽、高和转向立管的前伸角相同。3根据权利要求1所述的一种摩托车车架谐响应分析方法，其特征在于，在步骤二中，摩托车车架分析模型的建立，包括以下步骤1网格划分用自动网格生成器ISOMESH划分所有的简单线面，再用PAVER划分其余的曲面；所有曲线的拓扑形式为2节点的梁/杆单元，所有曲面的拓扑形式为4节点的四边形单元；线面划分长度均为15MM；2创建车架材料创建一种各向同性的材料，其材料参数为弹性模量E22105N/MM2，泊松比P03，密。
4、度78109T/MM3；3指定单元特性。权利要求书CN104123410A1/5页3一种摩托车车架谐响应分析方法技术领域0001本发明涉及的是一种摩托车车架谐响应分析方法。背景技术0002摩托车车架是整个摩托车的脊梁，它不仅支承着发动机、骑乘者和其它总成，还起着抑制来自前后车轮的各种负荷所引起的扭曲变形，并对骑乘者提供良好的操纵稳定性和骑乘舒适性等作用，因此车架本身必须具有足够的强度和刚度而且质量要小。随着我国对摩托车各种性能要求的不断提高，采用有限元模型对摩托车车架进行分析就显得非常重要。0003目前采用有限元分析模型一般有如下两种梁单元模型和组合模型等。梁单元模型是将摩托车结构简化为由一组。
5、两节点的梁单元组成的框架结构，以梁单元的截面特性来反映摩托车的实际结构特性。其优点是划分的单元数目和节点数少，计算速度快而且模型前处理工作量不大，适合初选方案。其缺点是无法仔细分析摩托车应力集中问题，因而不能为摩托车纵、横梁连接方案提供实用的帮助。组合单元模型则是既采用梁单元也采用板壳单元进行离散。在实际工程运用中，由于车梁是由一系列薄壁件组成的结构，且形状复杂，宜离散为许多板壳单元的组集。其缺点是前处理工作量大，计算时间长，然而随着计算机技术的不断发展，这个问题已得到了较好的解决，而且由于有大型有限元软件支撑，巨大的前处理工作量绝大部分可由计算机完成，也不是制约板壳元模型实际运用的困难了。这。
6、种模型使得对摩托车的分析计算更为精确，能为摩托车设计提供更为有利的帮助。但有限元分析结果的准确性与所建立的摩托车模型直接相关，要考虑模型与实际吻合，计算时间长，设计成本较大。发明内容0004本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种摩托车车架谐响应分析方法。0005为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案0006一种摩托车车架谐响应分析方法，它包括以下步骤0007步骤一摩托车谐响应模型的建立将模型简化为线、面模型；0008步骤二摩托车车架分析模型的建立；0009步骤三车架模态分析对车架进行实验，把实验结果与理论结果相比较。0010进一步的，步骤一中，摩托车谐响应模型的建立，包括以。
7、下步骤00111从PRO/ENGINEER中直接把模型导入PRATRAN；00122对导入的模型作适当的修复；00133把摩托车车架中起连接作用的板去掉；00144提取模型管的中心线，使车架构件的交接点、断面尺寸变化点作为中心线的断点；00155提取壳体的对称面；说明书CN104123410A2/5页400166检查简化模型是否为整体，简化模型是否与原模型车架的主要尺寸，包括长、宽、高和转向立管的前伸角相同。0017进一步的，步骤二中，摩托车车架分析模型的建立，包括以下步骤00181网格划分用自动网格生成器ISOMESH划分所有的简单线面，再用PAVER划分其余的曲面；所有曲线的拓扑形式为2节。
8、点的梁/杆单元，所有曲面的拓扑形式为4节点的四边形单元；线面划分长度均为15MM；00192创建车架材料创建一种各向同性的材料，其材料参数为弹性模量E22105N/MM2，泊松比P03，密度78109T/MM3；00203指定单元特性。0021本发明对比现有技术，有如下的有益效果利用有限元法可以代替摩托车车架试验室的大量试验分析工作，节省大量的开发试验费用，缩短了开发周期。0022附图及说明0023图1为摩托车车架的几何模型。0024图2为摩托车车架的简化模型。0025图3为车架的有限元网格图。0026图4为车架有限元单元特性显示图。0027图5为本发明方法流程图。具体实施方式0028下面结合。
9、附图和具体实施方式对本发明作进一步描述0029图5为本发明方法的流程图。一种摩托车车架谐响应分析方法，它包括以下步骤0030步骤一摩托车谐响应模型的建立将模型简化为线、面模型；0031步骤二摩托车车架分析模型的建立；0032步骤三车架模态分析对车架进行实验，把实验结果与理论结果相比较。00331摩托车谐响应模型的建立0034图1为摩托车车架的几何模型。从PRO/ENGINEER中直接读入某摩托车车架的几何模型，得到图1，由于导入的模型数据可能部分丢失，所以对输入的模型再在PATRAN中进行编辑修补，并对模型进行简化。0035摩托车的车架结构基本上是由各种截面形状的钢管组合而成的空间框架结构，而。
10、且其截面尺寸，包括直径、壁厚，与构件长度相比很小，因此非常适于选用空间的管、板壳单元来离散车架结构，而六面体等实体单元的插值精度虽高，但是用它离散摩托车车架不仅难以划分网格，也造成计算费用的大大增加；用空间板壳元模拟加强筋；选择车架构件的交接点、断面尺寸变化点、载荷作用点以及支承点等作为节点。0036因此，我们将模型简化为线、面模型，得到图2，以便选用空间的管、板壳单元来离散车架结构，这样既保证了计算精度，又可以大大地减少计算时间，降低计算费用。图2为摩托车车架的简化模型。0037具体的，摩托车谐响应模型的建立包括以下步骤00381从PRO/ENGINEER中直接把模型导入PRATRAN；00。
11、392对导入的模型作适当的修复；说明书CN104123410A3/5页500403把摩托车车架中起连接作用的板去掉；00414提取模型管的中心线，使车架构件的交接点、断面尺寸变化点作为中心线的断点；00425提取壳体的对称面；00436检查简化模型是否为整体，简化模型是否与原模型车架的主要尺寸，包括长、宽、高和转向立管的前伸角相同。0044经过以上步骤，就建立起了摩托车车架的简化几何模型。00452摩托车车架分析模型的建立00461网格划分0047建立好摩托车的几何模型后就可以对模型划分网格，准备分析计算。划分网格时要注意以下几点00481各部分必须连接为一个整体，面和面、面和线、线和线制件不。
12、允许有缝隙。有限元分析是通过相互连接的单元传递各种约束条件和载荷，如果摩托车模型的各部分没有互相连接，不是一个整体，划分的单元将不连续，约束条件和载荷也将不能传递过去，造成分析失真。00492要选择合适的单元尺寸划分网格，受力均匀对分析影响不大的部位单元尺寸可选大一点，对分析的关键部分网格应划分的细一些以真实反映模型的真实情况。0050综上所述，为能准确反映车架的实际情况，多次用不同的网格生成器、不同的拓扑形式、不同的网格疏密程度对该型摩托车车架进行网格划分。经最终的比较，决定先选用自动网格生成器ISOMESH划分所有的简单线面，再用PAVER划分其余的曲面SURFACE25032505；所有。
13、曲线的拓扑形式为2节点的梁/杆单元BAR，所有曲面的拓扑形式为4节点的四边形单元QUAD；线面划分长度均为15MM。0051在网格划分时，当两个几何之间有共同边时，应注意这两个几何的协调性，保证划分单元的一致性。如果两个几何是协调的，在自动划分网格时，PATRAN会使两个几何在交界处的网格自动保持一致。但如果两个几何之间不一致，则直接划分网格会引起几何间单元网格的不一致，所以，应先将其消除掉。在自动划分网格时，在协调的几何间往往又会产生重复节点，这样的节点需要检查并处理，否则将不能进行正确的分析运算。“VERIFY”用来对模型进行检查，而“EQUIVALENCE”用来消除重复的节点。0052经。
14、过以上处理，整个车架模型最终被划分了1457个节点，1382个单元。图300532创建车架材料0054车架结构基本上是由各种截面形状的钢管组合而成的空间框架，所以我们创建了一种各向同性的材料STEEL，其材料参数为弹性模量E22105N/MM2，泊松比P03，密度78109T/MM3。00553指定单元特性0056该型摩托车架是钢管钢板组合车架，由钢管和钢板冲压件焊接而成，结合了钢管和铜板的特点，有较好的综合特性。用钢板冲压件替代钢管车架中结构复杂的部分，用钢管替代钢板车架中形状简单的部分。在划分有限元网格时，已经分析过用空间的管、板壳单元来离散车架结构是非常合适的。所以，根据车架的实际情况，。
15、指定单元的特性表表1、单元特征显示图图4如下说明书CN104123410A4/5页60057表1摩托车车架各单元特性00580059BEAM梁单元是一种工程中常用的单元类型，能承受轴向拉压、扭转和弯曲作用。符合钢管的特性。0060SHELL板壳单元，主要用于模拟曲壳，是可以承受拉、压、弯、剪的平面单元。符合钢板的特性。00613车架模态分析0062为了验证所建模型的正确性，应该对摩托车进行实验，找到其固有频率与有限元分析出的摩托车固有频率进行比较，但是，摩托车实验有一定的难度，所以对车架进行实验，把实验结果与理论结果相比较，以此验证所建立的模型是否正确，以实验结果来修正模型。0063用以上模型。
16、进行模态分析，得到车架的固有频率如下0064MODE1FREQ553940065MODE2FREQ772150066MODE3FREQ844240067MODE4FREQ100950068MODE5FREQ14141说明书CN104123410A5/5页70069MODE6FREQ1730070MODE7FREQ216250071MODE8FREQ225310072MODE9FREQ234240073MODE10FREQ25730074MODE11FREQ272040075MODE12FREQ287490076MODE13FREQ323740077MODE14FREQ329520078MODE。
17、15FREQ372290079MODE16FREQ382140080与实验结果实验数据由CAD/CAM应用工程研究所实验测试组提供作比较，如表2所示0081表2车架实验结果与有限元分析结果的比较0082实验固有频率HZ有限元分析固有频率HZ分析与实验误差7377215577102100951031431414111117917333520521625549234234240100083由以上结果可以看出，车架有限元分析的结果和实验结果相差不超过6，是基本相符的误差分析，所以，我们认为所建的有限元模型是正确的，用此模型进行的分析计算具有较高的可信度。00844结论0085利用有限元法可以代替摩托车车架试验室的大量试验分析工作，节省大量的开发试验费用，缩短了开发周期。建立正确的有限元模型是进行有限元分析的首要条件。有限元分析要解许多联立方程，比较耗费时间，因此，建立有限元模型时要对摩托车模型进行简化，抓住主要矛盾。0086以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104123410A1/3页8图1图2说明书附图CN104123410A2/3页9图3图4说明书附图CN104123410A3/3页10图5说明书附图CN104123410A10。