基于模态分析与被动隔振的白车身运输包装优化设计研究.pdf

哈尔滨商业大学硕士学位论文 摘 要 随着汽车产业和国际贸易的发展，汽车产品散件包装逐渐受到汽车制造商和 包装行业的重视。而白车身包装件属于大型运输包装件，由于体积和重量较大， 试验设计成本高和周期长的特点。其设计主要以经验设计为主，缺乏合理的设计 方案。本课题以一款轿车白车身为研究对象，开展了白车身建模仿真分析与验模 态分析、基于被动隔振理论的白车身包装优化设计、白车身包装件跌落仿真分析 等工作。 运用HyperWorks 对白车身进行有限元建模，完成模态仿真分析与振动试验 模态分析，得到了正确的车身模型，为白车身包装件仿真优化设计奠定基础。分 析车身模态振型，发现底盘的前纵梁和后横梁两处结构节点可以作为包装承载与 约束部位，为包装结构设计提供了依据。 完成集装箱选型，结合车身模态振型节点，设计了一款钢木组合的框架式白 车身包装结构。对其进行静力学分析，验证静置状态下的承载结构强度。通过模 态分析，得到车身包装件的模态参数，其基频为3.78Hz。结合被动隔振理论和路 谱激励曲线，发现包装件在路谱峰值频率范围内容易产生共振和摩擦磨损，需要 进行隔振优化。 提出了一种钢木塑组合的包装隔振方案。基于被动隔振理论，通过模态分析 得到路谱激励信号与包装件基频的频率比，完成隔振垫厚度与枕木尺寸的设计。 通过随机振动仿真，得到产品加速度幅值与产品包装底部的加速度幅值之比，即 隔振率，完成隔振优化。最终确定选用 10mm 厚,VA 含量为33%的EVA 衬垫与 相应尺寸的枕木对白车身包装件进行隔振。该方法提升了隔振效果，降低了车身 与包装结构之间的摩擦磨损，避免了产品过度包装，为包装隔振优化设计提供了 借鉴。 包装件在装卸过程中，可能受到跌落冲击而出现结构破坏等强度不足问题。 本课题运用LS-DYNA软件对包装承载结构进行了面跌落、棱跌落和角跌落有限 元仿真。针对仿真结果中出现的强度不足和结构破坏问题进行改进，使其满足冲 击防护要求。 关键词 白车身；运输包装；模态分析；被动隔振；跌落冲击 I 哈尔滨商业大学硕士学位论文 Abstract With the development of the automobile industry and international trade, the bulk packaging of automobile products has gradually attracted the attention of automobile manufacturers and the packaging industry. The body-in-white package is a large-scale transportation package. Due to its large volume and weight, the test design has high cost and long cycle. Its design is mainly based on empirical design, lacking a reasonable design plan. This subject takes a car body-in-white as the research object, and carries out the work of body-in-white modeling simulation analysis and modal analysis, optimization design of body-in-white packaging based on passive vibration isolation theory, and simulation analysis of body-in-white package drop. Using HyperWorks to carry out finite element modeling of body-in-white, complete modal simulat