设计仿真优化 | 基于MSC Nastran的悬置优化策略（二）

在开发工程车和乘用车时，为了整车的驾乘舒适性和减少动力系统振动向整车传递现象的发生，必须计算动力总成悬置系统的模态及解耦，以期达到良好的隔振效果和整车舒适性。动力总成悬置系统主要有三个作用：

1）固定和支撑动力总成，限制动力总成在各种工况下的位移量，防止与其它部件碰撞；

2）隔振作用，将动力总成的振动尽可能少的传递到车身。悬置系统隔振性能的核心就是解决刚体模态的频率分配和振动耦合问题，简言之就是关注动力总成的刚体模态和解耦率；

3）作为动力吸振器，吸收来自路面的振动激励。

MSC Nastran是汽车行业有限元分析的标准工具。在车辆NVH、强度、刚度和疲劳分析中有大量应用，针对悬置系统开发，支持：

1）模态分析，支持模态振型计算，针对特定频率模态动能6个方向分解输出，基于：BUSH单元名义刚度是通过PBUSH的字域“K”定义；

2）频响分析，与支持名义刚度（PBUSH – K,B/GE属性，模态法中模态频率计算）、频变刚度（PBUSHT- K、B），线性阻尼或频变阻尼特性分析，针对液压悬置系统建议频变阻尼特性；

3）典型或极限工况，动力系统工作位置校核、支架强度校核，非线性弹簧特性，支持拉压特性曲线输入，其中基于PBUSH – K定义分析初始刚度，非线性分析中基于PBUSHT-KN非线性刚度曲线分析；

4）详细悬置弹性元件设计，支撑超弹性材料，部件自接触等非线性特性分析。

Part.1

针对非线性弹簧特性，分析模型定义如下：

第一步：MSC Nastran 非线性分析求解过程。

基于SOL 400定义非线性分析过程，分步加载 NLSTEP定义初始载荷，载荷步、最小步长，最大步长等参数。其中RELDISP定义弹簧2个端点之间变化量。

第二步：动力总成模型定义，与基于MSC.Nastran悬置优化（1）相同，其中PBUSH增加，PBUDHT属性，增加压缩、拉伸曲线定义，模型数据卡片如下：

PBUSH定义

PBUSHT定义

备注：

• K   -- 表示频变特性；

• KN -- 表示非线性特性；

• 名义值除了频响和非线性400分析外，其余分析类型都支持；

• 名义值用来计算模态值，用频变曲线中的值计算各个激励点的刚度、阻尼值；

• 非线性分析中，名义值做为非线性分析中的初始值。

定义示例：

• 求解过程文件*.sts,显示每步迭代次数，增量等信息。

• 基于非线性刚度特性，MSC Nastran计算显示弹簧单元变形-力对应关系：

MSC Nastran 动力学、非线性功能完整的覆盖了动力悬置开发中的模态分析、频响分析完成动力系统的隔振性能分析。典型工况与极限工况（线性段与非线性限位）校核，能够控制各种运行位移；同时，在同一环境下完成悬置支架强度校核。