汽车结构动力分析：模态综合技术应用

"该文是1981年清华大学学报上的一篇关于汽车结构动力分析的论文，采用模态综合技术对汽车振动分析进行了深入探讨。作者是工程力学系的郑此昌和吴建基。文章介绍了如何将汽车结构分解为多个子结构，如车身、车架、发动机等，并通过有限单元法或实验获取它们的固有频率和主振型。发动机和轮轴简化为刚体，连接件则用线性弹簧模型来表示。利用Lagrange方程构建运动方程式，强调模态综合方法在处理复杂系统动力特性时的优势，即概念清晰、计算简洁、结果准确且节省计算机资源。文章通过实例展示了这种方法的有效性。" 在本文中，模态综合技术被用来处理汽车结构动力分析的问题。这是一种处理大型复杂系统振动问题的有效手段，尤其适用于只需要关注特定频率范围内的固有频率和振动模式的情况。模态综合的关键在于将汽车结构分为若干个独立的子结构，例如车身、车架、轮轴和发动机等。对于这些子结构，弹性部分如车身可以用有限单元法进行计算，刚性部分如发动机和轮轴则简化为刚体。连接各个子结构的部件（如悬挂系统）则用线性弹簧模型来模拟它们的连接行为。 在获取每个子结构的固有频率和主振型后，利用Lagrange方程，可以建立整个汽车系统的运动方程。由于在模态坐标下，只有弹簧力是耦合项，所以这种方程的求解相对简单。模态综合的主要优点在于它能够通过减少高阶主模态来降低系统的自由度，大大简化了计算，同时保持了结果的精度。 通过这种方法，不仅可以计算系统的固有频率和主振型，还可以在引入阻尼系数和外部载荷的情况下进行动力响应分析，比如计算动挠度和动应力，以满足汽车设计的需求。作者通过编程实现的计算程序和具体案例证明了模态综合技术在汽车结构动力分析中的优越性。