1 前言

随着用户对洗衣机静音需求的提高，家电行业内各制造厂家竞相对滚筒洗衣机的静音性能进行了深入研究，以期为用户提供最佳洗衣体验。壳体及骨架作为滚筒洗衣机主要支撑部件，对整机的振动及噪声性能影响很大，因此在开发设计时需要对其进行刚/强度的优化分析，确定最佳结构参数。目前洗衣机朝着更高转速及更大容量的方向发展，而成本压力也越来越大，因而在考虑经济性的情况下对壳体及骨架刚/强度设计的要求就更为苛刻。本文从壳体及骨架动力学响应优化及灵敏度分析入手，研究了其经济性结构的刚/强度设计，指出了影响滚筒洗衣机振动性能的关键结构部件及其设计参数，并由此提供了一种刚/强度设计分析及校核的方法。

2 动力学响应建模分析

通过有限元法可以得到一般机械系统动力学方程[1]：

对于农村内部资金审计工作，在审查过程中的对上级有关拨款或接受社会捐赠得资金及物资的支出、管理情况，对国家给予国家分配农村的粮食补偿资金、各项涉农补贴资金等使用情况，对农村合作医疗等农村社会保障制度的贯彻落实等，一定要做好严格的审计工作，针对资金、政策等的发放落实做好监督审计工作。

式中：为系统质量矩阵，为系统阻尼矩阵，为系统刚度矩阵，、和分别为系统位移、速度和加速度向量，为系统外部激振力向量。

假设，，为物理坐标，为模态坐标，我们可以基于模态简化和解耦方程得到：

为了更好地拾取壳体及骨架的振动响应，我们采用与实际试验相同的偏心工况进行模拟，通过在Nastran求解器中如图2所示定义动态载荷。

室内试验桩土界面土压力和孔隙水压力变化曲线如图3、图4所示.模型桩及FBG应变传感器安装如图5所示，模型桩及硅压阻式传感器安装如图6所示，测试过程如图7所示.

基于以上模态的动力学响应分析理论，我们建立了滚筒洗衣机振动动力学模型。该模型由驱动部组件、壳体及骨架组件构成，如图1所示。

图1 动力学响应有限元建模

动力学响应结果给出了优化后的各部件设计参考值，结果如表2所示。通过表2我们可以了解各部件对振动性能的贡献量及关键结构参数。

式中：为模态阻尼。

图2 动力学响应动态载荷建模

通过动力学响应分析，我们计算了壳体及骨架的模态响应。图3列举了部分动力学响应优化结果。

3 动力学响应灵敏度分析

结构设计灵敏度分析要考虑设计变量与结构响应之间的关系[2] [3]。本文以壳体及骨架的模态频率与振动响应作为设计约束，以壳体及骨架等钣金件的厚度作为设计变量，并以最小化质量作为设计目标进行优化分析。

推进生态清洁小流域工作是建设美丽首都的重要抓手……………………………………………………… 杨进怀(2.42)

表1分别以钣金件的尺寸作为设计参数进行结构动力学优化分析。

表2 各钣金件尺寸优化设计参数

设计变量（mm） 优化参数初始值 下限值 上限值下连板 0.8 0.4 0.8后横梁 0.8 0.4 0.8前板 1.0 0.4 1.0侧板加强件 1.0 0.4 1.0前横梁 1.2 0.4 1.2上连板 1.8 0.4 1.8上横梁 1.8 0.4 1.8

本文从有限元动力学仿真分析入手，计算滚筒洗衣机的壳体及骨架的振动响应并进行优化灵敏度分析，对其进行刚/强度设计，确定最佳的结构参数，并由此提供了一种刚/强度设计分析及校核的方法。

图3 动力学响应优化结果

该模型中弹簧使用CBUSH单元描述，减振器套筒和滑杆使用CBEAM单元构建以表征减振器刚度，二者之间的滑动使用共节点RBE2单元的自由度控制实现，并在二者之间使用CDAMPER1单元连接，描述减振器阻尼；在减振器与外筒之间、减振器与其支架之间创建共节点CBUSH单元，描述减振器橡胶衬套；底脚刚度和阻尼使用CBUSH单元描述。

表2 各钣金件尺寸优化结果

优化前 优化设计变量（mm）后初始值 下限值 上限值 设计值上横梁 1.8 0.4 1.8 0.4上连板 1.8 0.4 1.8 0.6前横梁 1.2 0.4 1.2 1.1侧板加强件 1.0 0.4 1.0 1.0前板 1.0 0.4 1.0 0.7后横梁 0.8 0.4 0.8 0.4下连板 0.8 0.4 0.8 0.4目标函数（kg） 11.69 8.98约束变量（Hz） 19.75 20.01

对动力学响应结果进一步进行灵敏度分析，如图4所示结果。

习作是学生语文核心素养的重要标志，也是语文的一种综合训练方式。小学生因为知识积累和人生阅历比较浅，运用语言文字的能力比较差，写出来的文章也稚嫩，这就需要修改，才能形成一篇好习作，好文章。因此，我们不但要指导好如何习作，更要指导好学生怎么修改，两举并重，让学生学会修改的方法，师生同改，掌握方法就体现了“写、改”的统一，提高学生的语文核心素养。

图4 壳体结构灵敏度分析

侧板加强件对壳体结构一阶扭转频率影响最大，其抵抗一阶扭转变形具有明显作用；前横梁对箱体结构一阶扭转频率影响较大，这是因为前横梁位于一阶扭转模态节点附近；对侧板加强件和前横梁的减薄需谨慎；经过尺寸优化分析，在保证壳体第一阶频率不变的情况下，钣金件总质量由11.69kg降至8.98kg。

导师(通讯作者):赵毅强(1964-)，男，教授，博士，主要研究方向为光电探测.Email：yq_zhao@tju.edu.cn

4 结论

经过以上分析和研究，可以得出以下结论：

（1）通过建立整机的有限元动力学模型，考虑实际的偏心动态载荷下，对其进行动力学响应优化及灵敏度分析可以在满足设计强度及刚度情况下减轻部件质量，满足经济性指标。

（2）通过灵敏度分析，可以清楚了解各部件对振动性能的贡献量及关键结构参数，为设计改进提供指导方向。

参考文献

[1] NX Nastran Online Help

[2] Haug，E.J.，K.K. Choi，and V. Komkov，Design Sensitivity Analysis of Structural Systems. 1986，London∶ Academic Press.

[3] K.K. Choi and N.H. Kim，Structural Sensitivity Analysis and Optimization 1∶ Linear Systems.