2 Расчет форм и частот собственных колебаний рамы грузового автомобиля

2.1 Подготовка конечно-элементной модели рамы

При разбиении сетки в свойствах “Mesh” был установлен следующий параметр:

ElementSize (Размер элемента) = 20 мм.

После установления этого параметра был выбран следующий тип конечных элементов:

HexDominant (преимущественно гексаэдры) – по возможности создавать параллелепипеды, там, где это невозможно, использовать пирамиды и тетраэдры.

Рисунок 5 - Сетка разбиения рамы на элементы HEX

(Элементов: 26814; Узлов: 50066)

2.2 Задание граничных условий модели рамы

Граничные условия - заднему левому колесу запрещено перемещение во всех направлениях, переднему правому колесу запрещено только вертикальное и продольное перемещения, остальным колесам запрещено вертикальное перемещение.

Рисунок 6 - Схема закрепления рамы, диагональное ограничение колес

Рисунок 7 - Схема закрепления рамы, ограничение заднего левого колеса

Рисунок 8 - Схема закрепления рамы, ограничение переднего правого колеса

2.3 Результат расчёта в пк ansys Workbench рамы

Посредством расчета определяются деформации для различных мод (Номер после Total Deformation соответствует номеру моды). Результаты расчетов представлены на рисунках.

Рисунок 9 – Картина деформированного состояния рамы (первая мода)

Рисунок 10 – Картина деформированного состояния рамы (вторая мода)

Рисунок 11 – Картина деформированного состояния рамы (третья мода)

Рисунок 12 – Картина деформированного состояния рамы (четвертая мода)

2.4 Анализ полученных частот и форм колебаний рамы

Первой моде соответствует первая изгибная форма колебаний вдоль поперечной оси. Частота колебаний составляет 5 Гц. Эта форма имеет наименьшую собственную частоту, наиболее близкую к вредным частотам колебаниям рам. Поэтому первая форма представляет наибольший интерес с точки зрения исследования возможности возникновения резонанса.

В результате изучения было установлено, что наиболее опасным для человека является частота вибрации 0...5 Гц, так как данная частота совпадает с собственной частотой внутренних органов человека, в связи с чем может образоваться резонанс и последующий отрыв внутренних органов. Собственная частота рамы совпадает с верхней границей данного диапазона, следовательно, возникновение резонанса может иметь пагубное воздействие на человека. Соответственно, необходимо найти способ увеличить частоту собственных колебаний рамы, например, увеличив жесткость.

Второй моде соответствует первая крутильная форма колебаний. Частота колебаний составляет 9.9 Гц.

Третьей моде соответствует первая изгибная форма колебаний рамы вдоль продольной оси. Частота колебаний составляет 14 Гц.

Четвертой моде соответствует вторая крутильная форма колебаний рамы. Частота колебаний составляет 16.8 Гц.

2.5 Сравнение полученных собственных частот и форм колебаний рамы

Таблица 2 - Собственные частоты и формы колебаний рамы

№ формы	Частоты, Гц	Характер колебаний (указаны характерные колебания, соответствующие определенным частотам)
1	5	Первая изгибная форма колебаний рамы вдоль поперечной оси
2	9,9	Первая крутильная форма колебаний рамы
3	14	Первая изгибная форма колебаний рамы вдоль продольной оси
4	16,8	Вторая крутильная форма колебаний рамы