随着生活水平的不断提高,人们对舒适性提出了更高的要求,与此同时,货物的运输品质(主要针对商用货车)也已作为消费者购车的重要参考指标。因此,振动问题成为整车设计过程中无法回避的重要议题。车架作为整车的重要基体,是动力总成、车身、货箱和悬架等部件的安装基础,并承受来自车内外的各种动静载荷。因此,车架系统的振动特性会对整车的振动产生极大的影响。然而,研究车架模型振动的现有方法中存在以下问题:(1)过多地将车架假定为刚体,忽略车架的柔性特征;(2)仅从分离系统角度研究车架的模态等特性,对各子结构的耦合关系考虑较少;(3)采用商业有限元软件分析车架模型,虽能考虑系统柔性特征,但大型车架模型自由度过多会导致计算效率低、占据内存大。正是出于在“车架应视为柔性体”、“车架模型与其他子构件构成车架系统”、“模型自由度少”和“计算效率高”等方面对计算模型的苛刻要求,有必要运用模型减缩等关键技术,对车架模型进行缩减,在保留较多的结构柔性特性的同时,使模型具有较少的自由度,建立精确的车架减缩模型。论文在某大型公司横向课题“基于减缩技术的整车振动模型建立方法研究”的支持下,以某运输车车架系统模型为研究对象,基于模型减缩理论等关键技术,对车架系统有限元模型进行模型减缩、模态分析和动态响应分析,结合模型验证准则,验证减缩模型的精度,并加以优化改进,建立高精度、高效率的车架系统减缩模型,提出一套高效率、高精度、适用于大型柔性体的模型减缩理论与方法。主要研究内容如下:1.模型减缩方法的选取及模型验证。刚度矩阵和质量矩阵的提取、主自由度的选取、矩阵的正则化、大型矩阵的求解。以体壳耦合算例和大型车架模型算例为研究对象,对比Guyan、IRS等模型减缩方法的精度,结合模型验证准则,确保减缩模型具有较高的逼近度;2.车架系统有限元模型的建立与处理,包括单元类型的选择、网格的划分、模型材料参数的选取以及模型的处理等;3.车架系统减缩模型的模态分析。对比车架系统减缩前后的模态参数,借助模态验证准则(固有频率相关性和模态振型相关性)验证减缩模型的正确性,并研究主自由度选取的个数对减缩模型精度的影响;4.车架系统减缩模型的动态响应分析。研究适用于动态响应分析的边界处理办法,分析货物支撑处节点和车身后悬置节点的动态响应(位移、速度和加速度),并通过平均灰色关联系数验证车架系统减缩模型的正确性。