闫瑞华

（中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司）

汽车行驶时将承受由路面不平顺产生的振动载荷和发动机产生的振动载荷，车身及底盘零部件若出现振动疲劳损伤，将严重地影响汽车结构的安全性和可靠性。为保证汽车的性能安全，各车型上市前主机厂都会进行台架试验和强化坏路等试验，以保证汽车的各项性能满足国家和企业内部的规范及标准。但由于试制汽车和路试试验会大大延长开发周期增加开发成本，因此基于CAE仿真分析的车辆疲劳强度性能评估，成为一种有效预测和解决此类问题的方法。文章使用有限元方法对某车型仪表板加强管柱及支架做振动疲劳CAE分析。通过与试验结果的对比，验证CAE分析结果的准确性。

1 模态叠加原理

模态是机械结构的固有振动特性，每一阶模态具有特定的固有频率、阻尼比及模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得。在计算机械结构响应时，可将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为1组以模态坐标及模态参数描述的独立方程[1]。多自由度系统的微分方程，如式（1）所示。

式中：[M]——质量矩阵（非对角矩阵），t；

[K]——刚度矩阵（非对角矩阵），N/mm；

{x}——固有振型位移矩阵，mm；

{0}——零矩阵，N；

系统在做无阻尼自由振动时，具有确定的一系列固有频率及相应的固有振型，那么该系统的任一实际振动{x}可用该固有振型之线性叠加来表示，如式（2）所示。

式中：{q}——变换后的新坐标矩阵，mm；……