任启丰，王 军，王 浩

(合肥工业大学 机械与汽车工程学院，安徽 合肥 230009)

车架一般由2根纵梁和几根横梁组成，经悬挂装置﹑前桥﹑后桥支承在车轮上。由于汽车大部分零部件都安装在车架上，车架承受的载荷比较复杂。车架的强度、刚度以及动态特性直接影响整车的使用寿命、乘坐舒适性、操纵稳定性等基本性能。

本文采用UG软件建立车架模型，利用HyperMesh进行网格划分，获得车架的有限元模型［1］，并对有限元模型进行模态分析。对比试验与理论分析结果，对模型进行拓扑优化，得到使用性能更好的车架结构。

1 模态分析

1.1 模型导入与网格划分

将UG建立的三维几何模型导入到HyperMesh，利用几何清理工具，对模型进行修复，产生简化的几何模型，便于网格划分［2］。车架有限元模型采用壳单元，根据实际车架不同部位赋予单元不同的厚度，有3.0，3.2，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，8.0 mm 几种。使用的钢板材料属性见表 1。

表1 材料性能表

网格划分时，单元由三角形单元和四边形单元组成，三角形单元比例为3.7%，三角形网格的数目占总网格数目的比例低于10%。车架有限元模型中四边形壳单元有81 690个，三角形壳单元有3 137个。车架有限元模型如图1所示。

1.2 模态分析

对车架进行模态分析，利用静态分析模型［3］，获取车架的自由模态。设置频率范围从1 Hz开始，得到的模态频率如表2所示。采用多点激振，进行车架自由模态试验，见图2，模态试验数据如表3所示。

将数值计算模态与试验测试模态进行对比分析见表4，以验证有限元模型的准确性。……