在開發(fā)工程車和乘用車時，為了整車的駕乘舒適性和減少動力系統(tǒng)振動向整車傳遞現(xiàn)象的發(fā)生，必須計算動力總成懸置系統(tǒng)的模態(tài)及解耦，以期達到良好的隔振效果和整車舒適性。動力總成懸置系統(tǒng)主要有兩個作用：

·  一是固定和支撐動力總成，限制動力總成在各種工況下的位移量，防止與其它部件碰撞；

·  二是隔振作用，將動力總成的振動盡可能少的傳遞到車身。懸置系統(tǒng)隔振性能的核心就是解決剛體模態(tài)的頻率分配和振動耦合問題，簡言之就是關注動力總成的剛體模態(tài)和解耦率；

·  三是作為動力吸振器，吸收來自路面的振動激勵。

MSC Nastran是汽車行業(yè)有限元分析的標準工具。長安汽車、東風神龍、吉利汽車等汽車行業(yè)頂級廠商都在應用MSC Nastran作為主要整車NVH仿真工具，利用Nastran可以完成模態(tài)解耦、非線性剛度校核、28工況等標準懸置系統(tǒng)開發(fā)。同時，基于f06、pch或者HD5格式文件，可以完成分析流程自動化數(shù)據(jù)處理，仿真結果提取、報告自動生成等工作。本章集中在利用Nastran完成模態(tài)解耦分析。

Part.1

1、建立發(fā)動機質心點位置，懸置點位置需要將懸置靠近發(fā)動機位置的模擬點與質心點使用rbe2相連，并在質心點位置建立conm2質量單元，該質量單元賦值發(fā)動機的質量屬性;

2、懸置點位置需要建立兩個重合的點，用來模擬懸置的主動側和被動側，并用三向的bush單元來連接這同一位置的兩個點。設置bush的三向剛度K，以及使用GE設置其阻尼.為方便建模，可以將重合的懸置點先移動一定距離，bush建立好后，將另一側再移回原位置。Nastran廣義彈簧單元，支持定義屬性，模態(tài)分析，只需輸入剛度信息：

3、PLOTEL,為顯示和示意需要，建立PLOTEL單元，表示動力系統(tǒng)完整外形。

圖：Patran中動力系統(tǒng)模型

MSC計算工況定義與結果輸出要求，其他GPKE為節(jié)點動能輸出，標準參數(shù)定義：

備注：支持PRINT、PUNCH格式輸出；

支持SOL 103模態(tài)計算。

動力懸置系統(tǒng)輸出中，需要定義SET，輸出質心點節(jié)點模態(tài)動能。

上圖示例，完成計算后，可以在f06、PCH或H5文件中，查看節(jié)點動能，在6個方向分解量。

圖：MSC.Nastran .f06

圖：MSC.Nastran .pch

圖：MSC.Nastran .h5

基于上述文件整理后，校驗模態(tài)動能各個方向上分量見下表。

表：基于計算結果整理，模態(tài)動能分布

6階模態(tài)在X方向上，模態(tài)動能分析如下圖，由圖中可知，X方向為5.19Hz主振動。

5.19Hz振動振型動能在6個方向上分布柱狀圖，由下圖可知，該模態(tài)頻率為X方向振動。

Part.2

目前，在車輛開發(fā)過程中，有基于Matlab或其他自編寫程序，進行懸置系統(tǒng)解耦等方面工作，針對動力懸置系統(tǒng)開發(fā)，基于MSC Nastran 進行懸置系統(tǒng)開發(fā)由以下優(yōu)勢：

·  企業(yè)NVH開發(fā)中，標準計算程序，有50多年工程應用歷史，各大OEM均有Nastran程序，其他軟件投資少；

·  MSC Nastran 功能完善，可以基于同一模型支持；

·  懸置系統(tǒng)解耦率計算；

·  隔振率分析，支持線性彈簧或頻變特性彈簧特性分析；

·  極限位置分析，支持非線性彈簧分析，基于試驗測試輸入拉伸、壓縮曲線校核不同載荷作用，動力系統(tǒng)工作狀態(tài)；

·  懸置橡膠部件詳細設計，考慮材料超彈性分析，支持彈性元件自接觸等非線性分析；

·  懸置系統(tǒng)與整車系統(tǒng)傳遞分析；

·  基于python語言數(shù)據(jù)分析與自動化報告生成等。

為了推進NASTRAN軟件深入應用，后期會講解和演示隔振率、極限位置非線性分析等相關內(nèi)容。