基于HyperWorks的油底殼約束模態分析

胡 明，龔俊杰，胡 旭，楊麗華

（廣西大學機械工程學院，廣西 南寧53000）

0 前言

以4H發動機為載體，采用HyperWorks軟件進行模態分析，驗證發動機油底殼有限元模型約束模態的準確性。

1 實物三維模型的建立

該4H發動機油底殼模型是由三維逆向工程掃描而成，其都為面模型，所以在CATIA軟件中對實物模型生成實體模型，如圖1所示。

圖1 4H發動機油底殼實物模型

如圖2所示，油底殼空殼狀態網格劃分結果。對油底殼模型進行網格劃分之后，產生的單元個數為16 737個，節點數為16 742個，單元質量檢查comp.QI=0.01，單元不合格率為0%。網格劃分質量好，其結果如圖3所示。

圖2 網格劃分

圖3 單元質量檢查

2 模態分析基本理論

模態分析是研究結構動力特性的一種近代方法，是系統辨別方法在工程振動領域中的應用。模態是機械結構的固有振動特性，每一個模態具有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型。這些模態參數可以由計算或試驗分析得到，這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態分析。進行模態分析，要求解的固有頻率和振型參數通過動力學方程求得[1-2]：

固有模態與外載荷無關，即{f(t)}={0}，則得到系統的自由振動方程。在計算系統固有頻率和振型時，結構阻尼的影響很小，忽略不計的情況下，動力學方程簡化為：

這個是常系數齊次微分方程組，其解的形式為：

式中：ω0為振動固有頻率，φ為振動初相位。

將式（3）帶入式（2）便得到齊次線性代數方程組：

3 等效質量法油底殼的約束模態仿真分析

油底殼在發動機上是固定的，其存在約束，所以對油底殼進行約束模態分析?！?br>