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摘要：模态分析用于确定部件和组装件的固有频率。这使设计工程师们可以避开这些频率或最大限度地减小对这些频率上的激励，从而消除过度振动和噪声。本文使用ANSYS 有限元软件系统，将NAVECO 2046 车架振动模态动态化，从而提供了一个清晰的动态图象来描述结构在受到激励时的表现。这是研究设计变更的效果以及解决问题对策的极有力的手段。
关键词：模态 有限元 振型
1 结构模型化
建模工作在UG NX 软件环境下进行，考虑到尽量减小解算规模，所以车架上的全部实体都由片体表达，再由IGES 文件导入ANSYS 有限元分析系统。由于该车架主要是板材结构，因此模型化时全部采用板单元模拟。车架有限元模型的最终规模是：结点12819个，单元12180个。
图1 是用片体结构表达的车架；图2是导入ANSYS后的片体模型；而图3 则是分网后的车架有限元模型。 （图片）
图 1 （图片）
图 2 （图片）
图 3 2 模态的提取与分析
模态分析主要用于决定结构的固有频率和振型。这是结构承受动态载荷设计中的重要参数，同时，模态分析也是其他动力学分析的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析的起点。
在模态分析中，只可以施加零位移约束。ANSYS 提供了7 种模态提取方法，本例采用Block lanczos法求其圆频率，所得到的前六个模态称为刚体模态，它们分别对应于三个位移和三个转动自由度的结构，前六个模态返回的频率值均为零，表1 中显示的正是如此。同时由表1 可看到车架的前三阶模态频率分别是13.9Hz、18.3Hz、31.7Hz。
表1
频率模型 (Hz)
频率范围要求 = 0.00000 ~ 1000.00
1 0.000000000000
2 0.1031838216547E-03
3 0.8515384106777E-02
4 0.4176358603979E-01
5 0.4513288373252E-01
6 0.1058440025411
7 13.89941920093
8 18.29721951677
9 31.72534121207
10 34.77953304671
11 42.83670505406
12 49.89016634718
13 59.94388705104
14 69.30951664145
15 72.39884422178
图4～图6 分别对应于车架前三阶模态频率的振型，它们的振型都是非常典型的。图4 为扭转振型，图5 为弯曲振型，图6 为弯扭组合振型。（图片）
图 4 （图片）
图 5 （图片）
图 6 车架固有频率与振型的确定可以使产品设计师在后续设计中避开这些频率或最大限度地减小对这些频率上的激励，从而消除过度振动和噪声。
6/18/2005
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