随机振动(振动频谱)计算(Random Vibration)

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车辆随机振动

T
a 0

1 T
2 x(t)dt
T
2
T
a n

2 T
2 T
x(t)cos n
0tdt
2
T
b n

2 T
2 T
x(t) sin
n
0td t
2
式中Ｔ--周期；
0
--基频, 0

2
。
T
1.3.2 振动分析中常见信号及处理方法（1）周期信号—方波信号
奇函数： a0 an 0
引入随机变量后, 上述说法相应变为下列表述方式：（1）随机变量X可能取哪些值？（2）随机变量X取某个值的概率是多大？
对一个随机变量X，若给出了以上两条，我们就说给出了随机变量X的概率分布(也称分布律）。
2.1.2 随机变量的概率分布函数F(x)
一、离散型随机变量的定义及其分布律
1.离散型随机变量的定义如果随机变量X所有可能的取值是有限个或无穷可列个，则称X为离散型随机变量。
车辆随机振动
第1章绪论
前期基础课程《概率论》
1.何为随机振动？ 2.车辆与随机振动有何关系？
大方面：学习随机振动有何用处？学科方面：学习随机振动能解决车辆工程中的哪些问题？
3.如何利用随机振动理论分析相应问题？
1.1 振动的描述

Ansys培训-随机振动分析

随机振动分析
随机振动分析流程
• 可以看到在谱分析中的初始条件已经自动设置成模态分析的结果.
• 设置阻尼（恒定阻尼比）0.05
随机振动分析
随机振动分析流程
• 插入一个PSD Base Excitation. • 在弹出的PSD Base Excitation详情串口，选择新的PSD载荷. • 选择带G的加速度PSD，单位G^2/Hz. • 设置PSD曲线
• The Girder geometry consists of
surface bodies (for shell meshing)
4
• The first preprocessing task is to specify the thickness of all the surfaces.
• Click to fully expand the Girder “Geometry” branch.
assembly connectivity.
6. Click on
>Connections>Create Automatic Contact
• The Default definition is “Bonded”
Workshop – 前处理-网格尺寸
• The assembly consists of multiple
1. When the Geometry has loaded, choose “Random Vibration” from the Map of Analysis Types

机械振动机械冲击名词术语

机械振动、机械冲击名词术语

1 通用术语

动态系统：现在的输出与过去的输入有关的系统。动态系统有记忆性，输入和输出的关系用

微分方程（或差分方程）描述。同义词：动力学系统。

线性系统：响应和激励大小成正比并且满足叠加原理的系统。

传递率（transmissibility ）：线性定常系统受迫振动时稳态响应幅值与激励幅值的无量纲比。

响应和激励可以是力、位移、速度或加速度中的任一种。

过冲（overshoot ）：加大系统的输入量，使系统的输出由稳态值变到较大的另一稳态值，超

过新的稳态值的最大瞬态响应值称为过冲。

欠冲（undershoot ）：加大系统的输入量，使系统的输出由稳态值变到较大的另一稳态值，

低于新的稳态值的最小瞬态响应值称为欠冲。

阻抗（impedance ）：线性定常系统的激励向量与响应向量之比。

机械阻抗（mechanical impedance ）：线性定常机械系统中激励力向量与响应的速度向量之

比。同义词：速度阻抗。

传递阻抗（transfer impedance ）：机械系统中一点的激励力向量与另一点速度向量的复数比。

同义词：跨点阻抗。

频率响应函数（frequency response function ）：a 、简谐激励时，稳态输出向量与输入向量之

比。b 、瞬态激励时，输出的傅里叶变换与输入的傅里叶变换之比。c 、平稳随机激励时，输出和输入的互谱与输入的自谱之比。

杜哈梅积分（Duhamel ’s integral ）：当卷积积分用于机械系统在任一干扰力作用下的响应

时称为杜哈梅积分（假设系统的初始条件为零）)。用如下公式表示

随机振动psd rms计算公式

随机振动的功率谱密度（PSD）是描述随机信号频谱特性的重要参数，而均方根（RMS）值则表示了信号的有效值。计算随机振动的PSD RMS值可以使用以下公式：

1. 对于离散信号：

PSD RMS = sqrt(Σ(P_i Δf))。

其中，P_i 为频率分量的功率谱密度值，Δf 为频率间隔。

2. 对于连续信号：

PSD RMS = sqrt(∫(S(f) df))。

其中，S(f) 为频率的功率谱密度函数，对频率进行积分。

另外，对于有限持续时间的信号，还需要考虑窗函数的影响。常用的窗函数包括汉宁窗、汉明窗等，计算时需要将信号乘以窗函数以减小频谱泄漏的影响。

在实际工程中，通常会使用数值计算软件如MATLAB、Python等来进行PSD RMS值的计算。通过对信号进行傅里叶变换，并结合上述公式，可以比较方便地得到随机振动的PSD RMS值。

此外，还需要注意信号的采样频率和信号长度对PSD RMS值的影响。较高的采样频率和较长的信号长度有助于提高计算结果的准确性。

综上所述，计算随机振动的PSD RMS值需要考虑信号的离散或连续特性、窗函数的影响以及采样频率和信号长度等因素，通过适当的数学公式和计算工具可以得到准确的结果。

结构随机振动仿真分析n

结构随机振动仿真分析

李如忠

四川省绵阳市919信箱515分箱621900

摘要利用Ansys有限元分析软件对某一安装架结构进行了动力学仿真分析，首先进行了模态分析，在此基础上进行了随机振动的PSD (Power Spectral Density)分析，通过分析，提出了结构的改进方案。说明了在产品的设计过程中，对结构进行动力学仿真分析，可以预测产品的环境适应性，寻求最优化的设计方案，并缩短产品的开发周期，降低开发成本。

关键词有限元分析随机振动谱分析 PSD

Random vibration analysis of structure

Li Ru-zhong

P.O.Box 919-515, Mianyang, Sichuan 621900,CHINA

Abstract

The dynamic simulation of a bracket structure is done via Ansys, a FEA(Finite Element Analysis) software program. First, the modal analysis is done, then the PSD(Power Spectral Density) analysis of random vibration is studied. The improved design is presented. The dynamic simulation plays an important role in product design cycle. It is helpful not only in seeking optimum solution for product, but also efficient in shortening the research cycle, reducing cost.

振动试验到底有什么用

振动试验到底有什么用？

为何要进行振动测试？

1、设计、开发阶段

1、分析试品在不同振动状态下的震动模态

2、测试产品的极限强度及订定相关的特性规格

3、失效分析与改善

2、生产阶段

全面进行ESS测试，大量筛选出潜在的瑕疵。

（依据产品的特性及振动规模，投入ESS测试有效的筛选出潜在的不良件，并对于电子或机构类与加工时残留之热应力及内应力可有效消除其内残留应力之效果，并可有效的消除多层电路板间的离散电容效应，将对产品品质提供相当大的帮助。）

3、品质管理（QC）

有效确保与管理产品的品质水准。

4、品质保证(QA)

认证生产之产品其使用功能、规格与可靠度与标示相同。

5、其它

振动测试能得到什么结果？

1.提供工程开发的依据及参考

2.制程控制

3.品质的改善及提升

4.提供与振动有关之相互关系条件

5.对产品品质的保证宇承若

6.减少维修支出与提升获利率

7.提高整体形象

振动测试可筛选出的瑕疵

•固定件松脱

•电子接点接续不良

•筛选出潜在的不良零件

•筛选出有瑕疵的焊点

•调整件之受振位置、准度失真

•零组件之破裂、损毁

•电路断短路异常

•电源线或讯号线之不正常磨损或导线断裂或接点松脱

•试件产生振动噪音

•功能异常失效

如何运用振动测试提高产品可靠度

o设计阶段的验证试验（定性、定量试验/疲劳、破坏）

o生产阶段全面进行ESS应力筛选

o品管、品保阶段的可靠度抽检认证

o接受阶段的验证测试（品质、规格特性功能验证）

可靠度与失效

1. 可靠度的定义：

•产品在特定的年限内与环境条件下，达成预定功能的机率

（GENERALPRODUCRT）

•产品在特定的条件下，在需要作动的时间内达成任务的机率（ONESHOT PRODUCT）

振动试验基本知识

专业知识

1、振动试验基本知识

振动试验方法

试验方法包括试验目的，一般说明、试验要求、严酷等级及试验程序等几个主要部分。为了完成试验程序中规定的试验，在振动试验方法中又规定了“正弦振动试验”和“随机振动试验”两种型式的试验方法。

正弦振动试验

正弦振动试验控制的参数主要是两个，即频率和幅值。依照频率变和不变分为定频和扫频两种。

定频试验主要用于：

a）耐共振频率处理：在产品振动频响检查时发现的明显共振频率点上，施加规定振动参数振幅的振动，以考核产品耐共振振动的能力。

b）耐予定频率处理：在已知产品使用环境条件振动频率时，可采用耐予定频率的振动试验，其目的还是为考核产品在予定危险频率下承受振动的能力。

扫频试验主要用于：

产品振动频响的检查（即最初共振检查）：确定共振点及工作的稳定性，找出产品共振频率，以做耐振处理。

耐扫频处理：当产品在使用频率范围内无共振点时，或有数个不明显的谐振点，必须进行耐扫频处理，扫频处理方式在低频段采用定位移幅值，高频段采用定加速度幅值的对数连续扫描，其交越频率一般在55-72Hz，扫频速率一般按每分钟一个倍频进行。

最后共振检查：以产品振动频响检查相同的方法检查产品经耐振处理后，各共振点有无改变，以确定产品通过耐振处理后的可靠程度。

随机振动试验

随机振动试验按实际环境要求有以下几种类型：宽带随机振动试验、窄带随机振动试验、宽带随机加上一个或数个正弦信号、宽带随机加上一个或数个窄带随机。前两种是随机试验，后两种是混合型也可以归入随机试验。

电动振动台的工作原理是基于载流导体在磁场中受到电磁力作用的安培定律。

连接器规范和测试要求

【技术&知识】连接器规范和测试要求

文：KnightChen/CACT工程部

连接器依照其产品功能和使用环境，将规范要求分为四大部分。

1.电气规范要求

2.机械规范要求

3.环境规范要求

4.环保要求

一、电气规范要求

电气特性是连接器实现连接功能的主要特性。确定连接器的电气特性，以保证连接器满足连接功能。连接器的电气特性有：

1.接触阻抗（ContactResistance）

目的：维持连接器在使用期限内的接触阻抗，以减少信号和能量在传输过程中的损失或衰减。

测试方法：EIA-364-23(EIA-364-06)orMIL-STD-1344A,。

测试要点：a.测试电流/电压100mA@20mV，被测试连接器（连接系统）无负载。

b.测试电流为低电流是为了避免接触阻抗受到端子（导体）热电效应影响。

c.测试电压为低电压是为了避免端子（导体）之间接触界面绝缘薄膜被击穿和熔化。

规范要求：一般要求50m（initial）；100m（final，即在寿命测试或环境测试後）。

定义接触阻抗此参数是为了减少信号和能量在传输过程中的损失或衰减，电流就像水流一样。阻力越小，能量的损失和衰减就越少。

就连接器的接触处而言，影响其阻抗大小的因素有正向力（对於弹性接触结构而言），接触环境，如端子（导体）的表面粗糙度，表面处理方式（如电镀的金属特性和致密性），端子与端子（或其他导体）的结合方式（是焊接or铆合or弹性接触等）。

从电学理论角度来说，接触阻抗为C点绿色圈接触处的阻抗；在客人使用角度来说，连接器提供A点到B点的导通（连接），所以客人要的阻抗应包含从A点到B点的所有导体本身的阻抗和接触处的阻抗

随机振动疲劳分析流程

Random vibration fatigue analysis is a critical process in engineering design and analysis. It involves predicting the life of a structure subjected to random vibrations, such as those experienced in vehicles, aircraft, and industrial machinery. This type of analysis is essential for ensuring the reliability and durability of components and systems under real-world operating conditions.

随机振动疲劳分析是工程设计和分析中的一个关键步骤。它涉及预测结构在随机振动下的寿命，例如车辆、飞机和工业机械中经历的振动。这种分析对于确保组件和系统在实际运行条件下的可靠性和耐久性是至关重要的。

One of the main challenges in random vibration fatigue analysis is the uncertainty in the input loads. Unlike deterministic loading, which is well-defined and repeatable, random vibrations have unpredictable characteristics that make it difficult to accurately predict the fatigue life of a structure. This uncertainty requires the use of probabilistic methods and statistical tools to assess the effects of random loading on the structural integrity.

随机振动实验容差计算

摘要：

1.随机振动的概念及特点

2.随机振动实验的意义和应用

3.随机振动实验的容差计算方法

4.随机振动实验容差计算的实际应用案例

5.总结

正文：

一、随机振动的概念及特点

随机振动，又称非周期性振动，是一种没有确定规律和重复模式的振动现象。与正弦振动等周期性振动不同，随机振动的信号在时间和频率上呈现出随机性和不规则性。这种振动通常由外界力或激励引起，如风、地震、交通运输等。由于这些外界力在不同的时间和位置产生不同的作用，导致系统发生不可预测和不规则的振动现象。

二、随机振动实验的意义和应用

随机振动实验在工程领域具有重要意义。它可以模拟真实环境中的随机载荷和激励，帮助工程师评估结构的耐久性、可靠性和安全性。例如，在建筑工程中，随机振动分析可以用来评估结构对地震激励的响应；在航空航天工程中，随机振动测试可以用于评估飞行器的结构强度和可靠性。

三、随机振动实验的容差计算方法

在进行随机振动实验时，需要对实验结果进行容差计算，以确保实验数据

的准确性和可靠性。容差计算主要包括以下步骤：

1.确定容差范围：根据实验要求和工程实际需求，确定实验数据的容差范围。

2.计算标准差：标准差是用来描述数据离散程度的一个指标。通过计算标准差，可以得到实验数据的离散程度，从而为容差计算提供依据。

3.确定容差：根据实验数据的标准差和容差范围，确定实验数据的容差。通常，容差可以通过标准差乘以一个系数来确定。

四、随机振动实验容差计算的实际应用案例

在某航空航天器的随机振动实验中，工程师需要对实验数据进行容差计算。首先，工程师根据实验要求和航空航天器的性能指标，确定了实验数据的容差范围。然后，通过计算实验数据的标准差，得到了实验数据的离散程度。最后，根据实验数据的标准差和容差范围，工程师确定了实验数据的容差。通过容差计算，工程师可以确保实验数据的准确性和可靠性，从而为航空航天器的设计优化和性能评估提供有力支持。

随机振动（振动频谱）计算（RandomVibration）

Random Vibration

1. 定义

1.1 功率谱密度

当波的频谱密度乘以⼀个适当的系数后将得到每单位频率波携带的功率，这被称为信号的功率谱密度（power spectral density, PSD）。

功率谱密度谱是⼀种概率统计⽅法，是对随机变量均⽅值的量度。

1.2 均⽅根

均⽅根（RMS）是指将N项的平⽅和除于N后，开平⽅的结果。均⽅根值也是有效值，如对于220交流电，⽰波器显⽰的有效值或均⽅根值为220V。

2. 加速度功率谱密度

2.1 单位

加速度单位：m/s^2或g

加速度功率谱密度单位：（m/s^2）^2/Hz或g^2/Hz

Hz单位为:1/s,

所以加速度功率谱密度单位也可写为：m^2/s^3

2.2功率谱密度函数

功率谱密度函数曲线的纵坐标是（g2/Hz）。功率谱曲线下的⾯积就是随机加速度的总⽅差（g2）:

σ2= ∫Φ（f）df

其中：Φ（f）........功率谱密度函数

σ ............. 均⽅根加速度

3. 计算⽰例

随机振动100-2000HZ，功率谱密度为0.01g^2/Hz，则其加速度峰值计算如下:

σ2=0.01*(2000-100)=19

σ=4.36g

峰值加速度不⼤于3倍均⽅根加速度：13.08g

4、SAE J 1455 随机振动要求

4.1功率谱图

4.1.1 Vertical axis

4.1.2 Transverse axis

4.1.3 Longitudinal axis

4.2 Vertical axis加速度计算

随机振动psd rms计算公式

随机振动的PSD（功率谱密度）是描述随机振动信号能量分布的一种方法，而RMS（均方根）是描述信号振幅大小的指标。计算随机振动的PSD RMS可以通过以下公式来实现：

首先，PSD的定义是信号的功率谱密度，通常表示为S(f)，其中f表示频率。RMS是信号的均方根值，通常表示为Xrms。

PSD的计算公式为，S(f) = lim(T→∞) E(|X(f,T)|^2)/T，其中X(f,T)表示信号在频率f处的傅里叶变换，T表示时间长度，E 表示期望运算。

RMS的计算公式为，Xrms = sqrt(∫[0,∞] S(f) df)，即RMS 等于PSD在所有频率上的积分的平方根。

在实际应用中，可以通过采集信号数据，进行傅里叶变换得到频率域上的信号能量分布，然后根据PSD的定义计算出PSD值，最后通过RMS的计算公式求得RMS值。

需要注意的是，实际应用中可能会涉及到离散信号的处理，此

时可以采用离散傅里叶变换（DFT）来计算频率域上的信号能量分布，并相应地调整PSD和RMS的计算公式。

总之，计算随机振动的PSD RMS需要通过信号的频域分析和能

量分布计算来实现，公式涉及到傅里叶变换、功率谱密度和均方根

等概念。希望这个回答能够帮助到你。

随机振动名称解释

加速度頻譜密度(Acceleration Spectral Density, ASD)就是隨機振動的功率頻譜密度(Power Spectral Density, PSD)，隨機振動只能用能量表示，單位為g^2(加速度g平方)，密度是指單位頻寬。取窄頻帶振動時域訊號的傅立葉轉換值平方後除以頻帶寬，即可計算得到該頻帶對應的加速度頻譜密度值。

ASD：加速度谱密度常用单位：(m/s2)2 /Hz，m2/s3

PSD：功率谱密度常用单位：g2/Hz （一般是根据实测数据（一般是测加速度），简化处理得到振动台所需要的PSD，或是根据相关标准直接得到。）

加速度谱密度就是（功率谱密度）它是指每个单位频率的能量。

换算公式：1g2/Hz=96.04（m/s2)2 /Hz=96.04m2/s3

g — 加速度(acceleration)的单位,每秒增加9.81公尺称为一个加速度.

1 g = 9.81 m/s2

lg2/Hz — 功率频谱密度(P.S.D)的单位,每单位时间内所做的功率.

lG rms — 指将各频率点之功率频谱密度进行积分后的总能量,为有效值.

我们平常所说的g‘值是一个重力加速度值，就是1G=9.8m/s2, 而Grms是个积累的物理量，类似于能量一样，在一定的频率范围内对PSD积分（近似的算法就是求面积，在将面积开方就是你所需要的了），然后将积分的结果开方，也叫加速度总均方根值。

在物理学中，信号通常是波的形式，例如电磁波、随机振动或者声波。当波的频谱密度乘以一个适当的系数后将得到每单位频率波携带的功率，这被称为信号的功率谱密度（power spectral density, PSD）或者谱功率分布（spectral power distribution, SPD）。功率谱密度的单位通常用每赫兹的瓦特数（W/Hz）表示，或者使用波长而不是频率，即每纳米的瓦特数（W/nm）来表示。

随机振动参数Grms_PSD计算表

Random vibration

vibration whose instantaneous magnitude is not specified for any given of time. It is only giving the probable fraction of the total time that the magnitude lies within a certain f PSD

the limiting mean-square acceleration per unit bandwidth, describe random vibration amplit Grms: root squre

Use to quantify a PSD plot, represent 1& of peak acceleration(68%)

Vibration basic calculation Grms 计算基于随机振动Sine wave vibration

x=displacement(0-Peak)S=0或者S=3

rms=0.707 X average=0.637x(0-Peak)A1=

A2=

A3=

A4=

A5=

A6=

A7=

A8=

A9=

SumA

Grms=

ny given of time. It is only specified by probability distribution functions,

tude lies within a certain frequency range

ansys分析随机振动

Random Vibration Analysis with ANSYS

and Verification

Ye Zhou

May 2002

Table of Contents

1I NTRODUCTION TO R ANDOM V IBRATION (3)

1.1Failure Modes in Random Vibration (3)

1.2Random Vibration Input Curve and Units (3)

1.3Normal Distribution Curve (4)

1.4PSD for Fatigue Calculation (5)

2F ORMULATION (6)

2.1Steinberg formulation [1. 9.16]: (6)

2.2Thomson formulation [2. 10.3]: (7)

2.3Newland formulation [4. 7]: (7)

3ANSYS P ROCEDURES (8)

4R EFERENCES (10)

5A PPENDIX –ANSYS PSD I NPUT/O UTPUT F ILE (11)

5.1Input File (11)

5.2Output File (13)

List of Figures

Figure 1 Typical white noise curve with a constant input power spectral density (PSD) (4)

Figure 2 Sample 1-DOF model (6)

振动测试规范(中英文)

振动测试规范

Vibration Test Procedure

1.0 PURPOSE(目的):

1.1All Products must pass the vibration tests. The purpose of the vibration test is to determine the resistance of the product to vibration stress that the unit may under go during shipment and handling.

1.1所有产品须经振动测试合格，振动测试的目的是用来求得产品在运送中对振动的扺抗力。

2.0 SCOPE (范围):

2.1This procedure can be used for all products independent of the type, the nature of the product. There are two types of vibration tests. 2.1这个程序可用于所有产品，有2种型式的振动试验。

2.2SINE-WAVE VIBRATION

2.2 SINE-WAVE振动试验：

2.2.1In this vibration test, the unit under test is NOT Power ON, and is NOT connected to any other equipment.

2.2.1振动试验中样品不须加电源，且不用连接至任何设备。

2.3 RANDOM VIBRATION (NON-OPERATIONAL)

随机振动(振动频谱)计算(Random Vibration)

车辆随机振动

Ansys培训-随机振动分析

机械振动 机械冲击名词术语

随机振动psd rms计算公式

结构随机振动仿真分析n

振动试验到底有什么用

振动试验基本知识

连接器规范和测试要求

随机振动疲劳分析流程

随机振动实验容差计算

随机振动（振动频谱）计算（RandomVibration）

随机振动psd rms计算公式

随机振动名称解释

随机振动参数Grms_PSD计算表

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振动测试规范(中英文)

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