基于汽车座椅导轨试验模态的结合部刚度优化

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1、学兔兔www.xuetutu.com第3期(总第190期)机械工程与自动化No．32015年O6月MECHANICALENGINEERING&AUT0MAT10NJun．文章编号：1672-6413(2015)03—0056—03基于汽车座椅导轨试验模态的结合部刚度优化张晨，余慧杰，丁晓红(上海理工大学机械工程学院，上海2OO093)摘要：汽车座椅导轨结合部的刚度决定着导轨的主要动态特性。以某型号汽车座椅导轨为研究对象，运用有限元分析和模态试验方法对导轨结合部刚度进行优化。在导轨有限元模型中，用刚度阻尼单元模拟钢珠与导轨内外轨之间的接触。以试验模态固有频率作为目标，弹簧刚度作为设计变量，运用

2、优化软件OptiStruct优化接触部的等效刚度。用优化后的等效刚度参数对导轨进行重新建模，结果表明该方法能够提高有限元动力学模型的建模精度，较好地解决了结合部建模时动力学参数的获取问题。关键词：座椅导轨；结合部；模态试验；刚度优化中图分类号：U463．836：TP391．7文献标识码：A0引言真计算中进行验证；弹簧一阻尼单元以刚度和阻尼来研究表明，振动问题60来自结合部]，虽然结表征结合部的动态特性，但是刚度和阻尼难以准确获合部对整机动态特性影响巨大，但是由于结合作用机取，阻碍了该方法的广泛应用。理相当复杂，其参数往往无法准确识别。随着有限元本文介绍的方法不同之处在于通过有限元优化技技术的

3、发展，仿真分析已成为研究动态特性问题的新术快速反推结合部参数，以弥补传统弹簧一阻尼建模方法，但是结合部建模的准确性亦成为阻碍仿真技术方法的不足。一般而言阻尼对系统的固有频率与振型发展的瓶颈。因此，对结合部有限元建模方法的研究影响较小，所以本文所述方法中不对接触阻尼进行优自然成为一个重要的课题与研究方向。化，建模时所需的阻尼参数由模态试验中测得的模态汽车座椅导轨是座椅与车身之间的连接件，在汽阻尼比来代替。目前接触刚度的识别多采用动态特性车行驶过程中若导轨产生明显异响将使乘客对整车质试验法或理论计算法。动态特性试验法对结合部结构量留下糟糕的印象。在对座椅各主要连接部件分析的依赖较高，不适用于装配

4、不便的结构，因此该方法的使基础上，可以确定导轨内部钢珠与内外轨之间结合部用受到很大的限制。而理论计算法，接触刚度k可的动态特性是振动噪声的主要来源。由于钢珠位置处以由作用在弹性体上的法向压力F除以法向趋近量于导轨内部，难以通过试验方式获取结合部参数，因此N获得，即：在仿真建模时无法给出结合部参数。为此，本文以汽忌Ⅳ一F／8N．(1)车座椅导轨为例，阐述一般有限元模型结合部建模时根据赫兹接触理论，弹性力学中给出了两个弹性快速获取接触刚度的方法。该方法将模态试验技术和体之间的法向趋近量的计算公式¨3]：有限元方法相结合，并运用优化方法对结合部参数进，12n一[(+)．(2)行反推。2ID1结合部

5、建模及接触刚度理论计算方法其中：由辅助函数r决定，r—目前对于结合部的建模方法，若简化处理则有刚L_二l旦性连接与接触对；较为准确的模拟方法则有等参数接、、、为两接触弹P。’’。触单元与弹簧一阻尼单元[2]。其中，刚性连接完全不考虑接触部位的动态特性，只适用于整体的宏观研究；’性体在接触点处的主曲率，：lD为P、lDz、10z。、lDzz之接触对模拟则以摩擦因数表征接触关系，但对每种接和，当r已知时可以由文献E43查表获得；、z和E、触形式无法给出合适的摩擦因数；等参数接触单元通E分别为两弹性体的泊松比和弹性模量。过单元节点的相对位移推导出单元刚度矩阵，但该方图1为汽车座椅导轨切面垂向受力示

6、意图。其法不考虑各节点之间的耦合作用，目前只在整机的仿中，各钢珠所受弹性力分别为F。、Fz、F。、F，a=：=45。，收稿日期：2014—08—2O；修订日期：2015—02—10作者简介：张晨(1988一)。男，江苏常熟人，在读硕士研究生，主要从事机械动态特性研究。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com