408810$littlebh$车辆乘坐室结构动态响应分析毕业论文终稿

中北大学2009届毕业论文第4页共72页1绪论1.1研究的意义和工程应用背景随着生产和科学技术的高速发展，机械产品与设备也日益向高速、高效、精密、轻量化和自动化方向发展，产品的结构日趋复杂，对其工作性能的要求也愈来愈高。为了使这些产品和设备安全可靠的工作，其结构系统必须具有非常良好的静、动态特性[1]。现代机械结构动态设计就是在这个背景下应运而生的一种科学设计方法，也是近年来振动工程界开展的最广泛的研究领域之一。当前，为了提高我国机械产品在国际市场中的竞争能力，如何保证产品的高性能、高质量和低成本，是机械产品设计面临的新问题。为此，要求在设计阶段能预估机械结构的静、动特性。因此，机械动态设计方法已成为设计人员必须掌握的设计手段。研究机械动态设计分析技术具有很重要的意义[1]。轮式机动车辆以下简称“车辆”,包括汽车、拖拉机、装载机、铲运机等的应用日益广泛,对其行驶过程中动态响应的研究也愈加深人[2]。由于车辆行驶在不平的路面上,以及由于车辆本身的转动部件车轮、发动机、变速箱、主传动轴等激振的影响,其系统内各处都会引起振动如果某些部位由于振动产生的位移或速度、加速度超过一定值,就会使驾驶员感到不舒适,或者造成货物损坏、某些零部件失效等向题,驾驶员驾驭车辆的能力和车辆的运输效率也会降低。在所有激振振源中,道路不平度对车辆动态响应的影响最大,它是车辆设计和研究中一个必须考虑的重要因素。除外部激振外,车辆的动态响应还取决于其自身的动态特性,而这又与车辆的几何尺寸、结构性能参数相关[2]。为确保车辆最良好的驾驶性能,使之既舒适又安全,同时为进一步提高车辆的设计水平,不少专家学者对车辆的动态特性和由道路不平度引起的动态响应进行了许多研究,并已取得成果。建立了系统的动态有限元模型,应用随机振动理论、有限元技术和功率谱密度方法,对车辆在行驶过程中由于路面不平引起的动态响应进行了研究,并将计算结果同用其它力学模型和不同计算方法所得到的结果进行了分析比较,目的在于为轮式机动车辆动态响应的模拟计算提供一种实用方法[2]。工程技术中最普遍的振动问题是响应分析，这是因为动态响应直接关系到工程结构的强度、刚度、运动形态和振动能量水平。实际上响应分析也是振动理论的基础和主要内容。目前，已发展了多种分析或求解振动系统时间历程响应的方法，然而这些方法都有一定的适用范围和局限性，没有一种方法是普遍适用的。目前，关于动态响应分析法的总结或评述性文献几乎没有，因此人们在解决具体问题时，往往不知道使用哪种方法会更加有效。经专家学者的研究评述，指明了其特点和使用范围。普遍的六种方法是：振型叠加法[5-6]、状态空间法、复模态法、直接积分法、一阶常微分方程组初值问题的数值解法和时域有限元法[3]。1.2国内外研究发展状况结构的动态设计问题研究从Fox和Kapoor的工作[7]开始展开，既有对简单的、小型结构的谐波激振问题的研究，又有对复杂的、大型结构的动态载荷的优化问题的研究[8]。一般地，按照所研究问题的性质可以分为两大类:一类是对结构特征值进行约束优化，主要针对频率和振型两个方面。另一类是对结构响应进行约束优化，主要针对位移、速度、加速度、应变响应等方面[9]。响应优化设计问题在响应的分析(包括重分析)和优化求解方面有着巨大的计算量，缺乏高效率的计算方法和优化算法。尽管对结构进行特征值优化设计，从理论上可使结构振动避开某些频率和位置，不出现共振的灾难，但是其振动响应仍可能超过允许的响应极限;同时，实际工程结构的固有振动模态可能非常复杂，设计时要想避开其共振区不太现实，因此，对这类问题的研究往往更具有实用价值。1.3本文研究的主要内容本文中是以某型小轿车乘坐室模型为研究对象，将其简化为实体结构，研究其动态特性。研究的主要内容和方法主要包括以下几个方面：（1）将乘坐室模型离散为有限数量的具有质量和弹性特性的单元，建立乘坐室的有限元模型。（2）对结构的振动响应进行有效的分析。有两个因素控制着结构振动的振幅和频率，一个是对结构施加的激励特性；另一个是结构的固有特性。改变激振特性或改变结构的动力特性都将改变被激起的振动响应。如果结构的任何一个固有频率被激励，那么都会发生共振现象，从而形成共振、较高的动态响应和噪声。所以分析结构振动的响应首先要分析系统的固有频率和振型。（3）在结构模态分析的基础上，计算在与动力舱连接部位施加激励时的结构响应。（4）分析乘坐室的结构响应特性，为进一步进行舱体结构的声振优化设计打下基础。2结构振动理论基础2.1结构振动的研究概况实际振动问题往往错综复杂，它可能同时包含识别、分析、综合等几方面的问题。解决振动问题的方法不外乎通过理论分析和实验研究，二者是相辅相成的。近十年来，随着有限元(FEM)[9-12]、边界元(BEM)[13-15]等数值方法的不断发展，加上数字计算机的计算能力的不断加强，为解决复杂振动问题提供了强有力的手段。采用一些通用的强大的分析软件解决实际问题成为了广大工程技术人员的首选。从60年代中期以来，振动测试和信号分析技术有了重大突破和进展，这又为振动问题的实验、分析和研究开拓了广阔的前景[16-18]。有两个因素控制着结构振动的振幅和频率，一个是对结构施加的激励特性；另一个是结构的响应特性。改变激振特性或改变结构的动力特性都将改变被激起的振动响应。如果结构的任何一个固有频率被激励，那么都会发生共振现象，从而形成大振、高动应力和高等级噪声。所以分析结构振动的目的也是为了预计结构的固有频率和结构对预期激励的响应。2.2多自由度结构的振动特性分析分析复杂结构的振动响应时，往往先寻找一个合适的、简化的单自由度结构数学模型代替实际模型，以便在合格的精度范围内，尽可能经济的得到有用数据。但采用单自由度去模拟一个实际结构是不真实的，为此需要研究多自由度结构的振动。多自由度结构的振动分析和单自由度的分析方法原理相同，不同之处是其分析增加了模态这一重要概念。所谓模态是多自由度线性系统的一种固有属性，可由系统的特征值与特征矢量（也称固有矢量，或主振型）两者共同来表示；他们分别从时空两个方面来刻画系统的振动特性。所以，要了解多自由度结构的动力学特性，首先应该掌握它的各阶模态的振型和固有频率。结构的各阶模态参数是通过求解多自由度结构振动方程得到的。对于自由度为n维的结构振动系统其运动方程可以写为（2.1)这里、、、分别是各质量的加速度、速度、位移以及作用于系统的外力列矩阵；而、、分别是系统的质量矩阵、阻尼系数矩阵、弹性系数矩阵（也称刚度矩阵）。对式（2.1）是通过模态分析法进行求解的。模态分析法是将一个多自由度系统的运动通过模态变换，分解为若干个独立的模态运动，其中每个模态运动相当于一个单自由度系统的运动，因此可以方便的分别求出各个模态运动，再叠加后得到系统的总运动。模态分析法也是有限元计算结构振动特性的一种理论基础。模态分析方法分为实模态分析和复模态分析。由于本文研究结构模态分析时，没有考虑阻尼的影响，所以在此只对无阻尼实模态分析做以描述。无阻尼多自由度线性振动系统的运动微分方程可表示为(2.2)其中与都是nxn阶实对称矩阵，且设为正定。当=0(i=1，2，3⋯)时，是系统在初始激发后，进行自由振动，其自由振动微分方程可表示为(2.3)式(2.3)的特征方程为其中是系统做简谐振动的角频率。(2.4)结构的主振型方程可由下式表示=1，2，…，n(2.5)由此，在不计任何倍数差别的意义下，可确定n个实矢量，称为系统的主振型。用，i=1,2,⋯，n表示的运动称为系统的主振动。可见，无阻尼线性系统的主振动都是谐振动。每个主振动有其固有的频率，在每个主振动中，各个位移分量振幅的相对大小与相位由主振型确定。在这种情形下，系统的特征矢量都是实矢量，故也称实模态。总之，对n个自由度的振动系统，具有n阶固有频率；对应的有n个谐振动的振幅分布；当有某特定阻尼情况时，还对应地有振动的n个阻尼系数。2.3激励力作用下一般结构的振动响应分析一般结构是由膜、弦、板和梁等基本结构组成，这些基本构件是分布参数系统，它们的运动方程有偏微分方程确定，它们的运动形式和位移分布由外加激励和边界条件以及初始条件确定。对于一般结构，统一的运动方程为(2.6)式中D[W]是空间坐标的线性微分算子。采用模态分析法求解该运动方程。当结构做无阻尼自由振动时，运动方程为(2.7)设式(2.7)满足给定边界条件的简谐振动解为(2.8)其中：—谐振动的角频率，它是决定于系统的参数并满足边界条件的特征值，对于连续系统，它有无限个特征值；W(x)—n阶谐振型的分布函数，它是对应于特征值的特征函数。由于特征值有无限个，所以特征函数也为无限个，于是自由振动稳态解为(2.9)特征方程满足以下方程：(2.10)现在假设线性系统被激振动的解可以被分解为许多具有模式分布形式的解的线性组合，即假设解为(2.11)将(2.11)式代回到(2.6)式并考虑到(2.10)式关系，结合特征函数的正交性关系，同时假设结构上一点作用一单频点力，则求解可得到：(2.12)这里，单频力被记为，最后可得：(2.13)是点作用一个集中的单位强度的单频力时，产生在任意Xi点的第n阶简谐模式的位移分量，也是Xj点处力作用在Xi点的n阶模态的单频响应函数：是点作用单频力情况下Xi点的位移响应，即点力作用下结构位移的单频响应函数。3车辆乘坐室结构分析的基本工作原理3.1有限元动态分析基本原理有限元方法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法，最初是在50年代作为处理固体力学问题的方法出现的。它根据变分原理，把连续介质离散成一组单元，使无限自由度问题转化为有限自由度问题，再用计算机求解。有限元方法具有以下优点：(1)分析形状十分复杂的、非均匀的各种实际工程结构；(2)在计算中可以模拟各种复杂的材料本构关系、载荷和条件；(3)进行结构的动力分析；(4)由于前处理和后处理技术的发展，可以进行大量方案的比较分析，并迅速用图形表示计算结果，从而有利于对工程方案进行优化。因此它一出现就受到人们的普遍重视，很快从固体力学扩展到流体力学、热传导学、电磁学等各个领域，发展成为一个十分重要的计算方法，在工程设计和研究中得到了广泛的应用。应用有限元方法求解复杂结构的基本思想是，把连续的求解区域离散化，用有限个单元的组合体代替原来的连续介质，并在每个单元上指定有限个结点，这样一组单元只在有限个结点上相互连接，因而包含有限个自由度。同时给定一个形函数，建立各单元结点之间的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量。一经解出，就可以利用插值函数确立单元集合体上的场函数。如果单元满足问题的收敛性要求，那么随着缩小单元的尺寸，增加求解区域内单元的数目，解得近似程度将不断改进，近似解最终将收敛于精确解。有限元方法不仅可以对复杂结构进行静力分析，还可以对结构进行动态分析。结构动态分析包括两个方面的内容：一、求解结构固有频率和固有振型；二、计算结构在给定载荷、地面加速度等外载荷作用下的动态响应。3.2模态分析的基本原理结构离散化以后，在运动状态中各结点的动力平衡方程如下：(3.1)式中：——惯性力向量，——阻尼力向量，——动力载荷向量，——弹性力向量。弹性力向量可用结点位移和刚度矩阵表示如下：(3.2)式中，刚度矩阵[K]的元素Kij为结点j的单位位移在结点i引起的弹性力。根据达朗贝尔原理，可用质量矩阵[M]和结点加速度表示惯性力(3.3)式中：质量矩阵[M]的元素Mij为结点j的单位加速度在结点i引起的惯性力。阻尼力向量可用阻尼矩阵[C]和结点速度表示(3.4)式中：阻尼矩阵中的元素Cij为结点j的单位速度在结点i引起的阻尼力。将式(3.2)~式(3.4)代入到式(3.1)，得到运动方程(3.5)令，。则运动方程可写为如下形式：(3.6)在式(3.6)中令P(t)=0，得到自由振动方程。工程实际中，阻尼对固有频率和振型影响不大，可进一步忽略阻尼力，得到无阻尼自由振动的运动方程(3.7)设结构做如下简谐运动：(3.8)把上式代入式(3.7)，可得到齐次方程(3.9a)或(3.9b)在有振动时，结构中各结点的振幅不全为零，所以式(3.9b)中括号内矩阵行列式之值必须等于零，由此得到结构的固有频率方程，即：(3.10)结构的刚度矩阵[K]和质量矩阵[M]都是n阶方阵，其中n是结点自由度数目，所以式(3.10)是关于的n次代数方程，由此可求出结构的n个固有频率(3.11)对于所研究结构的每个固有频率，由式(3.9)可确定出一组各结点的振幅值，它们互相之间应保持固定的比值，但绝对值可任意变化，它们构成一个向量，称为特征向量，在工程上通常称为结构的固有振型。3.3谐响应分析的基本原理结构系统的谐响应问题，即在给定载荷、地面加速度等外载作用下，结构产生的位移、速度和加速度等响应值。目前，常用的求解结构动态响应的方法有两种：振型叠加法和直接积分法。直接积分法是指在进行数值积分之前，不用把方程变换成其他的形式。常使用的直接积分法有有限差分法和纽马克法；其应用范围广，但是由于直接积分法所费的计算工作量与分析中所用的时间步长的数目成正比，因此，较多地用于只需求几个时间步长的短时间内的响应。如果积分含有许多时间步长时，则用振型叠加法更为有效。在上一节中，已对固有频率及振型的求法做了简要的概述。在此基础之上，用振型的线性叠加来表示处于运动状态中的结构位移向量：（3.12）用前乘式(3.12)的两边，由于振型的正交性，等式右边的n项中，当i时均为零，只剩下i=j这一项，即：(3.13)式中：为第j阶振型的广义质量，由此得到：(3.14)和的初始值可表示如下：(3.15)(3.16)现在考虑式(3.6)的求解，把式(3.12)代入到式(3.6)中，得到：(3.17)对于粘性阻尼系统，令，同时令，为第i阶振型的阻尼比。对上式两边乘以，并考虑振型的正交性，可得：（i=12…n）（3.18）方程(3.18)是一个由n个相互独立的方程组成的二阶常微分方程组，它在形式上与单自由度体系的运动方程相同。求解方程组(3.18)，把得到的代入式(3.12)，即得到所需解答。需要指出的是：在用有限元方法进行结构动态分析时，自由度数目n可以达到几百甚至几千，但是高阶振型对结构动力反应的影响一般都很小，故通常只需计算一部分低阶振型就可以满足精度要求。3.4有限元建模的基本准则有限元建模的总则是根据工程分析精度要求，建立合适的、能模拟实际结构的有限元模型。在连续体离散化及用有限个参数表征无限个形态自由度过程中不可避免地引入近似。为使分析结果有足够的精度，所建立的有限元模型必须在能量上与原连续系统等价。具体应满足下述准则：（1）有限元模型应满足平衡条件，即结构的整体和任一单元在节点上都必须保持静力平衡。（2）变形协调条件。交汇于一点上的各元素在外力作用下，引起元素变形后必须保持交汇于一个节点。整个结构上的各个节点，也都应同时满足变形协调条件。若用协调单元，元素边界上亦满足相应的位移协调条件。（3）必须满足边界条件（包括整个结构边界条件及单元间的边界条件）和材料的本构关系。（4）刚度等价原则。有限元模型的抗弯、抗扭及抗剪刚度应尽可能等价。（5)认真选取单元，使之能很好地反映结构构件的传力特点，尤其是对主要受力构件，应做到尽可能的不失真。在单元内部所采用的应力和位移函数必须是当单元大小递减时有限元解趋于连续系统的精确解。对于非收敛元，应避免使用。（6）应根据结构特点、应力分布情况、单元的性质、精度要求及计算量大小等仔细划分计算网格。（7）在几何上要尽可能地逼近真实的结构体，其中特别要注意曲线与曲面的逼近问题。（8）仔细处理载荷模型，正确生成节点力，同时载荷的简化不应跨越主要受力构件。（9）质量的堆积应满足质量质心、质心矩及惯性矩等效要求。（10）超单元的划分尽可能单级化并使剩余结构最小。4ANSYS的特点和计算方法4.1数值计算软件发展概况进入90年代以来，由于电子计算机技术的飞速发展。高速、大容量、小体积的计算机工作站的出现，工作站上使用的各种软件系统也纷纷推向市场。因而，在有限元分析软件中，除了NASTRAN外，1970年成立于美国宾夕法尼亚匹兹堡的ANSYS公司，发展了著名的ANSYS有限元分析软件，该软件通过NASA，Ford，GE等大公司大工程的检验，其分析精度、可靠性、稳定性等各指标都达到了极高的水平。1995年通过ISO9001质量认证，成为目前唯一一个通过此类认证的软件系统。而在声学分析方面，ANSYS有着其独特的优势，建立了流体和声学单元库，考虑了结构与空气（流体）相互作用的计算问题，使得结构-声学相互耦合问题的建模分析更为方便快捷。由于强大的前后处理功能以及强大的有限元计算能力，所以受到国内外用户的广泛欢迎，在汽车车内噪声预测分析方面也有许多应用。此外，比利时的LMS公司开发的噪声分析软件SYSNOISE也是目前市场上最好的有限元噪声分析软件之一。该软件结合有限元与边界元，不仅能分析车内噪声也能分析车外噪声。在低频段采用有限元和边界元法进行分析，在高频段则可采用其独特的统计能量分析法来进行噪声的预测，使得软件的适用的范围更为广泛。ANSYS软件是第一个通过ISO9001质量认证的大型分析设计类软件，是美国机械工程师协会（ASME）、美国核安全局（NQA）及近二十种专业技术协会认证的标准分析软件。在国内第一个通过了中国压力容器标准化技术委员会认证并在国务院十七个部委推广使用。4.2ANSYS软件的主要特点

(1)主要技术特点。唯一能实现多场及多场祸合分析，唯一能实现前、后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化，具有多物理场优化功能，强大的非线性分析，多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置，支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件兼容。具有强大的并行计算功能，支持分布式并行及共享内存式并行，多种自动网格划分技术，良好的用户开发环境。

(2)与CAD的接口。可以导入当前使用的大多数CAD软件绘图如UG,Pro/e,I-Deas,Catia,SolidEdge,Solidworks等。其中，Pro/e绘图的IGES格式的文件可以直接导入。4.3ANSYS软件功能模块和计算方法4.3.1ANSYS的功能模块ANSYS软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。有限元软件ANSYS对于结构振动及结构声学性能的分析正是基于上面介绍的原理。在结构振动和声学计算分析时主要是使用前处理分析模块(PREP7)和振动模态分析、谐响应分析等进行计算求解，然后在后处理分析模块(POST1和POST26)中进行结果后处理。（1）前处理前处理是指创建实体模型及有限元模型。它包括创建实体模型、定义单元属性、划分网格和模型修正等几方面的内容。现今大部分的有限元分析模型都采用实体模型建模，类似于CAD，ANSYS是以数学的方式表达结构为几何形状，用于在实体上划分结点和单元，还可以在几何模型的边界上方便得施加载荷，但是实体模型并不参与有限元分析，所以施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上（结点或单元）进行求解。（2）加载和求解加载和求解主要是在ANSYS的运算器中进行的。可以在已建立的实体模型或有限元模型（结点或单元）上加载，无论采取何种加载方式，ANSYS求解前都需将载荷转化到有限元模型。模型加载后，可以选择分析使用的求解器，求解器的功能是求解关于结构自由度的联立线性方程组。求解完成后结果保存到数据库中并输出到结果文件。1)模态分析模态分析用于确定设计中的结构或机器部件的振动特性（固有频率和振型）。模态分析是进行后续动力学分析的起点和基础，例如谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析等。根据不同结构和分析的可行性，ANSYS提供了三种主要的分析方法和迭代方式求解，可根据分析要求进行选择。2)谐响应分析谐响应分析用于分析持续的周期载荷在结构系统中产生的持续的周期响应（谐响应），以及确定性结构承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时稳态响应的一种技术。谐响应分析只计算结构的稳态受迫振动，发生在激励振动开始时的瞬态振动不予考虑。谐响应分析是一种线性分析，但也可以分析有预应力结构。3）结果后处理ANSYS有两个后处理器：(a)通用后处理器（POST1）只能查看整个模型在某一时刻的结果。可以依据载荷步和子步号或加载时间读出需要的载荷步和子步结果，绘制出变形图，可清晰描述一种结果在整个模型中的变化。(b)时间—历程后处理器（POST26）可查看模型在不同时间段或子步历程上的结果，常用于处理瞬态分析或动力分析的结果。可以得到一个ANSYS变量与另一个变量之间的关系，并且可以进行变量的数学运算。4.3.2ANSYS的计算方法启动ANSYS，进入欢迎画面以后，程序停留在开始平台。从开始平台（主菜单）可以进入各处理模块：PREP7（通用前处理模块），SOLUTION（求解模块），POST1（通用后处理模块），POST26（时间历程后处理模块）。ANSYS用户手册的全部内容都可以联机查阅。用户的指令可以通过鼠标点击菜单项选取和执行，也可以在命令输入窗口通过键盘输入。命令一经执行，该命令就会在.LOG文件中列出，打开输出窗口可以看到.LOG文件的内容。如果软件运行过程中出现问题，查看.LOG文件中的命令流及其错误提示，将有助于快速发现问题的根源。.LOG文件的内容可以略作修改存到一个批处理文件中，在以后进行同样工作时，由ANSYS自动读入并执行，这是ANSYS软件的第三种命令输入方式。这种命令方式在进行某些重复性较高的工作时，能有效地提高工作速度。（1）前处理模块PREP7双击实用菜单中的“Preprocessor”，进入ANSYS的前处理模块。这个模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。1）实体建模ANSYS程序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上。自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而“雕塑出”一个实体模型。ANSYS程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和删除。自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体。2）网格划分ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分，然后选择合适的单元属性和网格控制，生成映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器功能是十分强大的，可对复杂模型直接划分，避免了用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户指示程序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。（2）求解模块SOLUTION前处理阶段完成建模以后，用户可以在求解阶段获得分析结果。点击快捷工具区的SAVE_DB将前处理模块生成的模型存盘，退出Preprocessor，点击实用菜单项中的Solution，进入分析求解模块。在该阶段，用户可以定义分析类型、分析选项、载荷数据和载荷步选项，然后开始有限元求解。ANSYS软件提供的分析类型如下：1）结构静力分析用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。2）结构动力学分析结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。3）结构非线性分析结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。4）动力学分析ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。5）热分析程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热－结构耦合分析能力。6）电磁场分析主要用于电磁场问题的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。7）流体动力学分析ANSYS流体单元能进行流体动力学分析，分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还可以使用三维表面效应单元和热－流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。8）声场分析程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响话筒的频率响应，研究音乐大厅的声场强度分布，或预测水对振动船体的阻尼效应。9）压电分析用于分析二维或三维结构对AC（交流）、DC（直流）或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可进行四种类型的分析：静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析（3）后处理模块POST1和POST26ANSYS软件的后处理过程包括两个部分：通用后处理模块POST1和时间历程后处理模块POST26。通过友好的用户界面，可以很容易获得求解过程的计算结果并对其进行显示。这些结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度及热流等，输出形式可以有图形显示和数据列表两种。1）通用后处理模块POST1点击实用菜单项中的“GeneralPostproc”选项即可进入通用后处理模块。这个模块对前面的分析结果能以图形形式显示和输出。例如，计算结果（如应力）在模型上的变化情况可用等值线图表示，不同的等值线颜色，代表了不同的值（如应力值）。浓淡图则用不同的颜色代表不同的数值区（如应力范围），清晰地反映了计算结果的区域分布情况。2）时间历程响应后处理模块POST26点击实用菜单项中的TimeHistPostpro选项即可进入时间历程响应后处理模块。这个模块用于检查在一个时间段或子步历程中的结果，如节点位移、应力或支反力。这些结果能通过绘制曲线或列表查看。绘制一个或多个变量随频率或其它量变化的曲线，有助于形象化地表示分析结果。另外，POST26还可以进行曲线的代数运算。5车辆乘坐室结构模态分析5.1定义工作文件名和标题1）选择UtilityMenu>File>ChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框，在【/FILNAM】Enternewjobname输入栏中输入工作文件名cheliangchengzuoshi,并将Newloganderrorfiles设置为Yes，单击【OK】按钮关闭该对话框。图5.1定义工作文件名2）选择UtilityMenu>File>ChangeTitle命令，出现ChangeTitl对话框，在输入栏中输入Sheji，单击【OK】按钮关闭该对话框。图5.2输入工作文件名5.2实体建模点击菜单目录中的第一个Preferences，出现下图所示对话框，点击Structural，然后再点击【OK】按钮，开始进入实体建模。图5.3定义单元类型所用的单元类型为StructuralShellElastic4node63单元。SHELL63号单元具有弯曲以及膜应力分析能力。允许施加面以及方向力作用。这种单元每个节点有6个自由度，分别为：节点坐标系的X、Y、Z方向的平移以及绕X、Y、Z的旋转。它也可以进行应力刚化分析以及大变形和大应变的分析。图3为63号单元的几何结构形状，图中左下角XYZ为单元坐标系，I节点处的XYZ为旋转坐标系，I节点处的XUYUZU为平移坐标系。图5.463号单元1）选择MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，出现ElementTypes对话框，单击【Add】按钮，出现LibraryofElementTypes对话框。2）在LibraryofElementTypes复选框中选择StructuralShell，Elastic4node63单元，在Elementtypereferencenumber输入栏中输入1，单击【OK】按钮，关闭该对话框。图5.5“单元类型列表”对话框3）选择MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete命令,出现RealConstants对话框，单击【Add】按钮，出现ElementTypeforRealConstants对话框，选择SHLLE63，单击【OK】按钮，出现RealConstantSetNumber1,forSHLLE63对话框，在RealConstantSetNo.输入栏中输入1，在ShellthicknessatnodeITK(I)输入栏中输入0.005,在其他输入栏中输入0，单击【OK】按钮关闭该对话框。5.3定义材料性能参数壳体材料为45钢，材料密度ρ=7800kg/,泊松比PRXY=0.3，弹性模量EX=2.1E11Pa。1）选择MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels命令，出现MaterialModelBehavior对话框。图5.6材料参数对话框2）在MaterialModelsAvailabley一栏中依次双击Favorrites，LinearStatic，Density，再【DEN】一栏输入7800；双击Linear、Elastic，再【EX】一栏输入2.1E11,再【PRXY】一栏输入0.3，关闭对话框。图5.7参数定义对话框5.4创建几何模型、划分网格建模时，最好规划，有意的记住线、面、体的编号。因为复杂结构建模时，利用鼠标选取线或者面有时候是非常困难的，而利用线、面、或者体的编号是非常容易的，而且也是非常准确的。所以在建立模型的时候，有意识的规划，记住对以后的操作有较大影响的线、面、体编号，对于以后的操作是非常有帮助的。因为ANSYS具有多种的单元类型、实常数、材料属性，所以网格化体素（线、面、体）之前，必须先设置网格属性（选择单元类型、设置材料和实常数），然后再对体素进行划分。为了方便，在本研究中一律采用了Free方式对车辆乘坐室壳体进行了自由式网格划分。1）选择UtilityMenu>PlotCtrsl>Style>Numbering命令，出现PlotNumberingControls对话框，选择KPKeypointnumber、LINELinenumber、AREAAreanumber和VOLUVolumenumber选项，使其状态从Off变为On，如图所示，单击【OK】按钮关闭该对话框。图5.8节点数显示对话框2）选择UtilityMenu>PlotCtrsl>ViewSetting>ViewDirection命令，出现ViewDirection对话框，在XV，YV，ZVCoordsofviewpoint后面的3个输入栏中分别输入1、1、1，其余选项采用默认设置，如图所示，单击【OK】按钮关闭该对话框。图5.9坐标位置对话框3）选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS命令，出现CreateKeypointsInActiveCoordinateSystem对话框。4）在NPTKeypointnuber输入栏中输入1，在X、Y、ZLocationinactiveCS输入栏中分别输入0，0，0，如图所示，单击【OK】按钮关闭该对话框。图5.10创建关键点对话框根据车身的图纸和实际的几何形状，测量能够描述车身的关键点，定义各部分的几何形状（点、线、面和体）。经测量，某轿车乘坐室长4.3米，宽度1.9米，高度为1.0米。5）参照第3）、4）步的操作过程，依次在ANSYS显示窗口生成以下关键点编号极坐标：2（0，0，0.6）；3（0，1.9，0.6）；4（0，1.9，0）；5（1.2，0，0.6）；6（1.2，1.9，0.6）；7（1.5，0，1.0）；8（1.5，1.9，1.0）；9（3.3，0，1.0）；10（3.3，1.9，1.0）；11（3.5，0，0.6）；12（3.5，1.9，0.6）；13（4.3，0，0.6）；14（4.3，0，0）；15（4.3，1.9，0）；16（4.3，1.9，0.6）；6）选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>StraightLine命令，依次连接各关键点（Keypoint）,生成模型线框结构如下图所示。图5.11线框模型7）选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>ByLines命令，将线框模型生成板模型如下图所示。图5.12板模型8）选择MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshingTool命令，弹出MeshingTool对话框，选择自动划分网格工具SmartSide，自动划分出板单元网格如下图所示图5.13实体单元划分网格9）选择UtilityMenu>File>Saveas命令，将其保存为：shejiwangge.db5.5模态分析模态分析主要有以下几种方法：（1）降阶法（reducedhouseholdermethod）；（2）子空法（subspacemethod）；（3）非对称法（unsymmetricalmethod）；（4）阻尼法（dampedmethod）；（5）分块Lanczos法（BlockLanczosmethod）；（6）快速动力法（powerdynamicmethod）。其中分块Lanczos法是适于求解大型稀疏矩阵的部分低降特征值的一种较先进方法，其基本点是根据载荷空间分布模式按一定规律生成一组Lanczos向量，将系统的运动方程转换到Lanczos向量空间以后，求解减缩的标准特征值问题，经过坐标系的变换，即得到系统运动方程的全部或部分特征解。它具有求解精度高，计算速度快的特点。因此本文求解也采用这种方法求解自由振动模态，频率指定范围为0—200Hz，注意频率范围宁肯指定大一点也不要小，这样保证模态提取不会丢失。1）选择MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis命令，出现NewAnalysis对话框，选择分析类型为Model，如图所示，单击【OK】关闭对话框。图5.14分析类型对话框2）选择MainMenu>Solution>AnalysisType>AnalysisOptions命令，出现ModelAnalysis对话框，参照图对其进行设置图4.15模态分析对话框单击【OK】按钮，出现BlockLanczocsMethod对话框，在FREQBStartFreq输入栏中输入0，在FREQEEndFrequency输入栏中输入200，单击【OK】关闭该对话框。图5.16频率设置对话框3）选择UtilityMenu>Select>Entities命令，出现SelectEntities对话框，在第一个下拉菜单中选择Keypoints,在第二个下拉菜单中选择ByNum/Pick,在第三栏中选择FromFull,单击【OK】，弹出SelectKeypoints拾取菜单，单击【PickAll】按钮关闭该对话框。4）选择MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnLines命令，点击乘坐室底部边框，对其施加约束时，点击【ALLDOF】，单击【OK】按钮关闭对话框。5）选择UtilityMenu>Select>Everything命令，选择所有实体。6）选择MainMenu>Solution>SolveCurrentLS命令，出现SolveCurrentLoadStep对话框，同时出现/STATUSCommmand对话框，单击File>Close命令，关闭该对话框。单击SolveCurrentLoadStep对话框中的【OK】按钮，ANSYS开始求解计算。7）求解结束时，出现Note提示框，单击【Close】命令，关闭该对话框。8）查看求解结果，选择MainMenu>GeneralPostproc>ResultsSummary命令，ANSYS将显示前10阶的模态频率，如图所示：图5.17加约束后的模态频率9）选择MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>BySetNumber命令，出现ReadResultsbyDataSetNumber对话框，在NSETDataSetNumber输入栏中输入1，单击【OK】按钮关闭该对话框。10）选择MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape命令，出现PlotDeformedShape对话框，在KUNDItemstobeplotted选项中选择Defshapeonly选项，单击【OK】按钮，ANSYS显示窗口将显示变形形状，11）选择MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured选项框中选择DOFSolution>Displacementvectorsum，其余选项采用默认设置，单击【OK】按钮，ANSYS窗口将显示车辆乘坐室的第一阶模态振型，如图所示12）选择MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>BySetNumber命令，出现ReadResultsbyDataSetNumber对话框，在NSETDataSetNumber输入栏中输入1，单击【OK】按钮关闭该对话框。13）参照第10）~11）步的操作过程，显示车辆乘坐室第二阶模态振型。重复以上操作依次得出3~10阶的模态。5.6模态结果分析图5.18第一阶模态振型图5.19第二阶模态振型图5.20第三阶模态振型图5.21第四阶模态振型图5.22第五阶模态振型图5.23第六阶模态振型图5.24第七阶模态振型图5.25第八阶模态振型图5.26第九阶模态振型图5.27第十阶模态振型5.7小结1）相同模态的出现，这是由于壳体结构的周期性对称所致，例如模态2，3有相同的频率，在接下来的图中分别给出了相应的模态形状，人们可以看到它们具有相同的形状，只是在相互成90°的平面内变形，正因为如此，我们常常把它看成一个模态。但是，为了表示ANSYS输出文件相一致，这里列出了所有提取的模态。2）在本课题研究中并没有零模态的出现，其实零模态的出现属于结构刚性平移模态，这是由于壳体结构处于自由状态，ANSYS软件在分析时，把整个结构的整体平移或者旋转状态（即刚体位移）也认为是一个模态，从而导致出现了零模态，一般也都不认为是一个真实模态。3）特征模态判断，因为所关心的频率范围为200Hz以下的，所以1—10模态都在其范围内，即特征模态数有10阶，模态振型如图所示。4）模态描述，如表所示表5.1模态振动变形阶数频率振型描述最大变形量（mm）18.2665乘坐室底部中心沿Z轴方向振动1.34787210.052乘坐室底部前后中心沿Z轴方向振动（一凹一凸）1.30751310.399乘坐室顶部中心沿Z轴和Y轴方向振动1.90611413.304乘坐室底部前中后3处中心沿Z轴方向振动（一凹一凸一凹）1.29532517.329车盖前部中心沿Z轴方向振动2.0572618.065底部有4处出现沿Z轴方向振动（一凹一凸一凹一凸）1.29061719.696车顶左右中心2处沿Z轴方向振动（一凹一凸）以及车门出现沿Y轴方向振动1.54218821.830乘坐室底部2处出现沿Z轴方向振动（一凹一凸）1.13216922.795乘坐室顶部2处出现沿Z轴方向振动（一凹一凸）以及X轴和Y轴方向的振动1.784571023.554乘坐室底部出现4处沿Z轴方向的振动（一凹一凸一凹一凸）1.14026车辆乘坐室结构谐响应分析谐波激励是最简单的激励，之所以简单，是因为系统对于谐波激励的响应任然是频率相同的谐波。但是，由于线性系统满叠加原理，因此，任何复杂的激励可先分解为一系列的谐波激励，而系统的总响应可由叠加各谐波响应得到。因此，掌握了谐波响应分析方法，原则上就可以求一个线性系统在任何激励下的响应。任何持续的周期载荷将在系统结构中产生持续的周期响应（谐响应）。谐响应分析是用于线性结构在承受是时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时的稳态响应的一种技术。分析的目的是计算出结构在几种频率下的响应并得到一些响应值（本文研究的是位移）对频率的曲线。从这些曲线上可以找到“峰值”响应，并进一步观察峰值频率对应的应力。该技术主要计算结构的稳态受迫振动，而不考虑发生激励开始时的瞬态振动。谐响应分析使技术人员能预测结构的持续动力特征，从而使设计人员能够验证其设计能否成功地克服共振、疲劳及其它受迫振动引起的有害效果。谐响应分析是一种线性分析。任何非线性特征，如塑性和接触（间隙）单元，即使定义了也被忽略。分析中包含非对称系数矩阵，如分析在流体－结构相互作用的问题。谐响应分析也可以分析有预应力结构，如小提琴的弦（假定简谐力比预加的拉应力小很多）。在本论文中，按照载荷作用位置不同，将谐响应有限元计算分两种情况进行。6.1发动机对车辆乘坐室的激励谐响应1）选择MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis命令，出现NewAnalysis对话框，选择分析类型为Harmonic，如图所示，单击【OK】关闭对话框。2)选择MainMenu>Solution>AnalysisType>AnalysisOptions命令，出现HarmonicAnalysis对话框，在【HROPT】Solutionmethod下拉菜单中选择ModeSuperpos’n，在【HROUT】菜单中选择Amplitud+phase，其他采取默认设置。图6.1动态响应设置对话框3）单击【OK】按钮，出现ModeSupHarmonicAnalysis对话框，在【HROPT】Maximummodenumber输入栏中输入10，其余选项采用默认设置，单击【OK】按钮。4）选择MainMenu>Solution>LoadStepOpts>Time/Frequence>FrepandSubstps命令，出现HarmonicFrequencyandSubstepOption对话框，在【HARFRQ】Harmonicfreqrange输入栏中分别输入0、200，在【NSUBST】Numberofsubsteps输入栏中输入50，在【KBC】Steppedorrampedb.c选项中选择Stepped，如图所示，单击【OK】按钮关闭该对话框。图6.2频率设置对话框5）选择MainMenu>Solution>LoadStepOpts>OutputCtrls>DB/ResultsFile命令，出现ControlsforDatabaseandResultsFileWriting对话框，在【FREQ】Filewritefrequency一栏中选中EveryNthsubstp选项，其余选项采用采用默认设置，如图所示，单击【OK】按钮关闭该对话框。图6.3频率输出对话框6）选择MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnLines命令，出现ApplyU，ROTonAreas拾取菜单，用鼠标选取汽车底部边缘线，单击【OK】按钮，出现ApplyU，ROTonKPs对话框，选择ALLDOF，单击【OK】按钮关闭对话框。7）选择MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes命令，出现ApplyF/MonNodes拾取菜单，用鼠标在ANSYS显示窗口选择位于汽车发动机部位230节点，单击【OK】按钮，出现ApplyF/MonNodes对话框，在LabDirectionofforce/mom下拉菜单中选择‘FZ’选项，在【VALUE】Realpartofforce/mom输入框中输入-20，单击【OK】按钮关闭该对话框，如图所示图6.4载荷设置对话框图6.5发动机部位（节点230）施加载荷8）选择MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS命令，出现SolveCurrentLoadStep对话框，同时出现/STATUSCommand窗口，单击其上的File>Close命令，关闭该窗口，单击SolveCurrentLoadStep对话框上的【OK】按钮，ANSYS将求解计算。9）求解结束时，出现Note提示框，单击【Close】按钮关闭该对话框。10）从主菜单命令中选择MainMenu>TimeHistPostpro，Time-HistoryVariables对话框出现。11）选择菜单命令Openfile，打开qiche.rfrq文件，同时打开flie.db数据文件。如下图所示。图6.6文件输出选择对话框12）选择MainMenu>TimeHistPostpro>DefineVariables命令，出现DefineTime-HistoryVariables对话框，单击【Add】按钮，出现AddTime-HistoryVariables对话框，选择NodalDOFResult，单击【OK】按钮，出现DefineNodalData拾取菜单，选择汽车底部前部，在栏中输入459，单击【OK】按钮，出现DefineNodalData对话框，在选择MainMenu>TimeHistPostpro命令的时候同时弹出TimeHistoryVariables窗口，在NameUser-specifiedlabel输入栏中输入UX，在Item,CompDataitem一栏中选择DOFsolution>TranslationUX，单击【Apply】按钮，参照上面的步骤依次定义节点431，403，291，312，347，165，175在UX,UY和UZ的变量。图6.7检测点选择对话框6.2发动机对车辆乘坐室结构激励谐响应结果分析以下图片是对汽车重要部位进行动态谐响应的频率——振幅图表6.1检测节点结点291347312459431403165175壁板乘坐室前挡风玻璃乘坐室后挡风玻璃乘坐室顶盖乘坐室底板前部乘坐室底板中部乘坐室底板后部前面车门后面车门图6.8（a）节点（459）Z方向的振幅响应曲线图6.8（b）节点（459）X方向的振幅响应曲线图6.8（c）节点（459）Y方向的振幅曲线图6.9（a）节点（431）Z方向的振幅曲线图6.9（b）节点（431）X方向的振幅曲线图6.9（c）节点（431）Y方向的振幅曲线图6.10（a）节点（403）Z方向的振幅曲线图6.10（b）节点（403）X方向的振幅曲线图6.10（c）节点（403）Y方向的振幅曲线图6.11（a）节点（291）Z方向的振幅曲线图6.11（b）节点（291）Y方向的振幅曲线图6.11（c）节点（291）X方向的振幅曲线图6.12（a）节点（312）Z方向的振幅曲线图6.12（b）节点（312）Y方向的振幅曲线图6.12（c）节点（312）X方向的振幅曲线图6.13（a）节点（347）Z方向的振幅曲线图6.13（b）节点（347）Y方向的振幅曲线图6.13（c）节点（347）X方向的振幅曲线图6.14（a）节点（165）Z方向的振幅曲线图6.14（b）节点（165）Y方向的振幅曲线图6.14（c）节点（165）X方向的振幅曲线图6.15（a）节点（175）Z方向的振幅曲线图6.15（b）节点（175）Y方向的振幅曲线图6.15（c）节点（175）X方向的振幅曲线图6.16节点振幅最大——最小值结果分析：由459号测点可以看到，当激振频率在0—200Hz时，其节点x方向的位移出现一个峰值1.628mm、y方向的位移峰值为4.584mm、z方向的峰值为8.996mm。综合观察459号、431号、403号、347号和175号测点，变化趋势基本相同，频率振动最大值都在频率为20Hz附近。在观察291号、312号、165号测点是，振动图像出现双峰值，其相同点是双峰之间的波谷都是20Hz，这说明当激振频率在0——200Hz时，291号、312号、165号测点在x、y、z轴进行着有规律的、交替的振动。6.3不平路面对车辆乘坐室的激励谐响应按照以上对汽车的谐响应分析在汽车四个轮胎部位施加一定频率（50Hz）的载荷，观察汽车重要部位的频率响应。图6.17施加载荷6.4不平路面对车辆乘坐室的激励谐响应结果分析参照发动机对汽车乘坐室的振幅影响的分析步骤，对汽车模型进行求解处理，对其重要节点进行频率分析：表6.2检测节点结点291347312459431403165175壁板乘坐室前挡风板乘坐室后挡风玻璃乘坐室顶盖乘坐室底板前部乘坐室底板中部乘坐室底板后部左前面车门左后面车门图6.18（a）节点（454）X方向的振幅曲线图6.18（b）节点（454）Y方向的振幅曲线图6.18（c）节点（454）Z方向的振幅曲线图6.19（a）节点（450）X方向的振幅曲线图6.19（b）节点（450）Y方向的振幅曲线图6.19（c）节点（450）Z方向的振幅曲线图6.20（a）节点（405）X方向的振幅曲线图6.20（b）节点（405）Y方向的振幅曲线图6.20（c）节点（405）Z方向的振幅曲线图6.21（a）节点（401）X方向的振幅曲线图6.21（b）节点（401）Y方向的振幅曲线图6.21（c）节点（401）Z方向的振幅曲线图6.22（a）节点（291）X方向的振幅曲线图6.22（b）节点（291）Y方向的振幅曲线图6.22（c）节点（291）Z方向的振幅曲线图6.23（a）节点（312）X方向的振幅曲线图6.23（b）节点（312）Y方向的振幅曲线图6.23（c）节点（312）Z方向的振幅曲线图6.24（a）节点（347）X方向的振幅曲线图6.24（b）节点（347）Y