基于有限元软件Hyperworks建立某汽车座椅骨架的有限元模型,对其进行自由模态分析,得到骨架的固有频率及模态振型。通过模态试验验证了有限元模型的可靠性,研究了蛇形弹簧的模拟方式,发现蛇形弹簧的预紧力对座椅蛇形弹簧部分振动影响较大,为汽车座椅有限元模型的后续分析提供了仿真方法和理论依据。件无约束理想状态状态下自身的固有频率以及与之对应的模态振型。自由模态的微分方程为Mq()t+Kq()t=0（2）系统的特征值方程为K-w2iMφi=0，(i)=1,2,,n（3）式中：wi为方程的特征值；φi为对应的特征向量。在座椅骨架的装配中，螺栓和靠背蛇形弹簧存在预紧力，使结构产生预应力，将预应力等效到座椅骨架部件上，座椅骨架局部刚度增大，其固有频率随之增加。1.2有限元建模利用Hyperworks软件中Hypermesh模块建模，利用Optistruct模块进行自由模态分析。座椅骨架爆炸图如图1所示，构件从几何角度分为3类：杆件结构、板壳结构、实体结构。将座椅骨架几何模型导入Hypermesh，对几何进行处理。板壳结构的简化即对几何模型抽取中面，去掉小的几何特征（比如说小的孔洞）、小的导圆、小的圆角。齿轮结构网格划分比较困难，所以实体结构的简化采用平滑的曲面替代汽车座椅骨架-数控滚圆机滚弧机张家港滚圆机滚弧机折弯机弯管机，便于划分网格同时也能保证质量。杆件结构的简化即利用几何编辑，将杆件几何模型中轴线作出，便于1维单元的划分。几何模型简化完成后，将多余的一些拓扑线压缩掉，将多余的一些硬点去掉以保证网格划分的质量。板壳结构采用四边形单元和三角形单元混合划分，实体结构采用四面体单元划分，杆件结构以及螺栓采用梁单元划分，梁单元类型为CBEAM，基于铁木辛柯理论，采用刚性单元模拟焊点［5］本文由公司网站全自动滚圆机网站采集转载中国知网整理!    http://www.gunyuanji168.com/。根据模型的几何特征确定单元尺寸，模型中壳单元的尺寸为3mm，四面体单元尺寸为2mm，梁单元的尺寸为3mm。图2为座椅骨架有限元模型。有限元模型中四面体数量为70302，四边形数量为35114，三角形数量为977，梁单元数量为2853，刚性单元数量为411。三角形单3自由模态分析前9阶振型2试验模态分析试验模态分析是理论模态分析的逆过程。采用力锤法对座椅进行模态试验，激励信号由力锤敲击产生，响应点处由三向加速度传感器测量响应信号，从而获取系统的频响函数，由此建立频响函数矩阵；通过模态参数识别法，对拟合的频响函数曲线进行模态参数识别，估计结果并最终确定结构的模态参数。对于试验模态分析中，激励点的布置要考虑到能获取座椅骨架的模态振型，同时将激励点布置在容易敲击的位置，敲击质量的好坏直接影响试验的精度［7］。本次试验在座椅骨架上布置了32个激励点，点的位置如图4a所示。座椅骨架由橡胶绳进行悬挂，如图4b所示。利用米勒-贝姆PAKMKII数采采集试验数据，试验处理数据在LMS软件中进行，采用PolyMAX方法处理数据获取座椅骨架的固有频率以及相应的振型。为了避免信号迭混，采样频率设置为关心频率的2.56倍，本次设置为200Hz。激励信号施加力窗，响应信号施加可调指数窗（加速信号的衰减，便于得到一个在此时间段末尾基本衰减为0的信号［7］）。每个点敲击次数设置为5次，相关性系数设置为0.8，以保证响应信号之间经平均之后存在着良好的线性关系［7］。将座椅骨架的自由模态试验获取的固有频率（表3）与有限元结果（表2）进行对比，有限元仿真与试验所得结果有一定偏差。根据图3分析知4~9阶模态在有限元模态分析中所对应的振型为蛇形弹簧的振动，据此提出假设：未考虑蛇形弹簧的预紧力导致仿真结果偏差，座椅骨架中蛇形弹簧拆卸之后如图5所示。a点的布置b自由悬吊图4座椅骨架点的布置及自由悬吊示意图杨文彪，等：汽车座椅骨架的数值模态分析与验证汽车座椅骨架-数控滚圆机滚弧机张家港滚圆机滚弧机折弯机弯管机本文由公司网站全自动滚圆机网站采集转载中国知网整理!    http://www.gunyuanji168.com/