汽车发动机缸体扩缸前后静强度和模态分析（二）

5.2 模态分析的方法选择及注意事项

为了了解该缸体的振型，计算扩缸前后两种发动机缸体的自由模态。

理论和实践均指出，当结构体在动载荷激励下产生共振时，一般只有前面不多的几个低阶共振情况比较危险。因此，在振动分析时，常常是只需要知道前面若干个固有频率和振型，而不必求出全部固有频率及振型。因此本次计算仅计算了曲轴箱的前五阶模态。

模态的分析计算方法有很多种，如分块的兰索斯法、子空间法、降阶法等、本文采用的是分块的兰索斯法，因为此种方法适用于大型的求解问题，并且采用稀疏矩阵求解器精度很好，对病态矩阵反应较好，适用于大自由度提取多阶模态的情况。

以123mm缸径缸体为例，其模态分析的卡片设置要点为：

(1)在创建loadcollector之后在在卡片选择中选择EIGRL。此选项为兰索斯法。

(2)在卡片编辑中，VI选择0.100，ND选择5。即计算前5阶模态。

(3)在材料的模型的选择上选择线性各项同性材料模型MAT1。

(4)要指定好材料的弹性模量(EX=1lOGPa)、泊松比(PRXY=0.3)以及密度〇)ENS=7300Kg/m3)。此时要注意输入数据的单位，确保在换算后，时间单位为s。 

    5.3 模态分析结果

    在最终计算结束后，根据发动机振型的对应情况，为了能使得两种缸体的振型相对应，避免发生同是前五阶振型无法相对应的情况，128mm缸径缸体求解了前六阶模态。求解后发现原方案缸体的第五阶振型和新方案缸体的第六阶振型相对应，故本文给出两种缸体对应的频率与振型。

    扩缸前后发动机缸体的各阶振型形式如表6所示。

    表6 新旧缸体振型对比表

     

    前四阶模态，扩缸前后缸体振型对应较好，但在第五阶时，发生较大差异。与原发动机缸体第五阶振型想对应的是新发动机缸体第六阶振型。

    扩缸前后发动机缸体的各阶振型形式如表7所示。

    表7 新旧缸体振型对比表

     

    扩缸前后缸体自由模态频率结果如表8所示。