结构随机振动仿真分析n

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弹载天线随机振动的仿真分析

收麓日期：０６—０２０４—２９
可靠性。
天线结构的动力学仿真分析不仅有助于在产
品研发阶段寻求优化方案，且能明显缩短产品而
研制周期、降低生产成本、保产品质量。工程结确构在随机激励下的动态响应研究有着广泛的现实意义，于比较复杂的结构和载荷，统的解析法对传已无能为力，只能采用有限元法。目前，比较通用的可以计算随机振动响应的大型有限元分析软件
ａｄＡｔａｏ，ｈｇａＵｉｒｔ，Ｓａｇａ２０７，ｈｎ）ｎｕｏｔｎＳａｈｉｎｅｉｍｉｎｖｓｙｈｈｉ００２Ｃｉａｎ
Ａｂｓｒｃ：ｎｔｅｄｓｇｒｃｓｆｓａｅｅｅｔｏｉｒｄｃ，ｔｅｒｎｏｖｂａｉｎｓｍｕａｉｎａａｙｉｔａｔＩｈｅｉｎｐｏｅｓｏｐｃｌｃｒｎｃｐｕｔｈａｄｍｉｒｔｉｌｔｌｓｓｏｏｏｎｏｎｅｎｔｕｔｒｌｙｎｉｏｔｎｌｎｉｒｖｎｈｎｉｎｎｏａｉｉｔｆｐｄｃ．Ｉｈｓｆａｔｎａｓｒｃｕｅｐａｓａｍｐｒａｔｒｅｉｍｐｉｇｔｅｅｖｒｍｅｔｃｍｐｔｂｌｙｏｒｕｔｎｔｉｏｏｏｉｏｐｐｒｉｅｈａｄｍｉｒｔｏａｙｉｏｍｉｓｌ— ｏｎｔｎａｓｒｃｉｎｗｉｈｆｉｅｅｅｎｔｏａｅ，ｇｖｓｔｅｒｎｏｖｂａｉｎａｌｓｓｔｓｉｅｂｒｅａｅｎｔｔｔｉｔｌｍｅｔｍｅｈｄ，ｎｎｕｏｎｎｈｉｌｔｅｕｔａｅｃｍｐｒｄｗｉｅｐｒｍｅｔｄｔａｄｔｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｒｏａｅｔｘｅｉｎａａａ．ｏｓｈｌ

空间相机主镜组件随机振动试验仿真

）Ｊ。丁：。）与ｃ
）＝扣））
（３）
（）４
在随机载荷的激励下，线性系统的响应为：
这里，
（是频响函数，以‘是输入函数，如果有１））１））
多个激励同时输入时，线性系统的响应为：
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ｓａｅｏａｒｔｃｕｅｄｓｇ．ｔｇｆｃｍｅａｓｒｔｒｅｉｎｕ
Ｋｙｒｓｐｉｒｎｏｏｏｅｔｒｎｏｖｂａｉｎｔｓｓｌｔｎｉｄｃｔｎｅｗｏｄ：ｒｍａｙｍｉｒｃｍｐｎｎ；ａｄｍｉｒｔｔｉａｉｎｉａｉｏｅ；ｍｕｏｏ
∽舾争Ｊ（（）＝ｔｔ打ｏ）一ｕｕ丁ｊｊ
（１）
这里（是（的均方值，线性系统的自谱函数为：０）ｔ）
ｓ）手Ｔｄ２（轴方向为Ｚ向，仿真模型示意图如图１所示。／物，ｏ＝２）自相关函数和自谱函数可以用傅立叶变换相互转换，即：
果有一定误差，但还是能够满足相机结构初步设计
的要求
５结
论
通过对空间相机主镜组件随机振动试验环境的仿真计算，预示了空间相机主镜组件在随机振动环
ＹＡＮｉ—ｏｇＧＪｓｎｎ
（ｈｎｃｕｓｔｔｏｔｓＦｎｃａｉｎｈｓｓＣｉｓｄｍｉｃｓＣａｇｈｎＩｔｕＯｉ，ｉＭｅｈｎｃａｄＰｙｉ，ｈｎｅＡａｅｙｏＳｅｅ，ｎｉｅｆｐｃｅｓｃｅｃｆｃｎ
Ｃａｇｈｎ３０３Ｃｉ）ｈｎｃｕ１０３，ｈｎａ

随机振动下偏心隔振系统仿真分析

随机振动下偏心隔振系统仿真分析杨强;董万元;邵闯【摘要】针对存在严重偏心的机载设备,通过载荷解耦计算各点支撑承受质量载荷,确定隔振系统固有频率,计算系统的刚度和阻尼;将系统中隔振器简化为线性弹簧阻尼单元,建立隔振系统的有限元模型,采用基础运动法分析隔振系统在随机振动下的加速度响应,最后根据试验结果优化隔振器的刚度和阻尼,使隔振系统在随机振动下Y向的加速度响应误差从44.95％降到7.47％,固有频率误差从37.43％降到-0.25％,其他两个方向的仿真误差也都显著降低,获得较精确的隔振系统动力学模型,为偏心机载设备隔振设计提供指导依据.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2019(039)002【总页数】5页(P206-209,221)【关键词】振动与波;隔振系统;隔振器;基础运动;振动响应【作者】杨强;董万元;邵闯【作者单位】中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室, 西安710065;中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室, 西安 710065;中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室, 西安 710065【正文语种】中文【中图分类】V214.3+3;O328航空装备研制生产、训练使用、作战保障过程中长期存在的随机振动问题是国防科技领域研究的重点。

现代飞机的超音速巡航、高机动、高隐身等要求使得其振动环境日益严酷，统计数据表明：飞机所发生的重大事故中，有40%与振动有关[1]。

据美国军方的统计，振动导致航空电子设备失效的因素约占27%[2]。

为了保证各类机载设备在复杂振动环境下正常工作，最经济可靠的方法是加装隔振器。

现代飞机装有大量机载设备，空间资源十分有限，导致部分机载设备的安装中心无法与设备重心重合，这增加了设备隔振安装设计的难度。

仿真分析方法被引用到偏心设备前期隔振设计中，可明显节约设计成本，降低产品开发周期。

彭超[3]、杨文芳[4]通过有限元法分析了机载设备的振动特性，根据分析结果设计减振系统。

机载设备随机振动疲劳寿命分析-曹立帅

3σ的概率为0.27%。可以看出，随机变量超出3σ量级的可能性已很小，采用
3σ已可以满足工程要求。
由上可知，大于3σ的应力仅仅发生在0.27%的时间内，假定其不造成任何损
伤。在利用Miner线性累积损伤理论进行疲劳计算时，将应力处理成上述3个水平，
总体损伤的计算公式就可以写成：
D = n1σ + n2σ + n3σ
(4)
N1σ N2σ N3σ
n1σ ：等于或低于1σ水平的实际循环数目(0.6831)； n2σ ：等于或低于2σ水平的实际循环数目(0.271)； n3σ ：等于或低于3σ水平的实际循环数(0.0433)。
N1σ ， N2σ ， N3σ 分别为根据疲劳曲线计算求得的1σ、2σ和3σ应力水平对应的许可循环的次数。 2.3 随机振动疲劳寿命分析流程
次对材料的损伤为 D/N1,经 n1 次循环作用后，σ1 对材料的总损伤为 n1D/N1,如此
类推，当各级应力对材料的损伤综合达到临界值 D 时，材料发生破坏。用公式表
示为
n1D + n2D + n3D +... = D
(1)
N1 N2 N3
推广到更普遍的情况，即有
∑∞ ni = 1
(2)
N i=1 i
约束：试验台的底面设为固定约束；载荷：在 X、Y、Z 三个方向上分别施加功率谱密度。
图 4 功率谱密度曲线
3.3 疲劳寿命评估通过对计算结果的分析，得到控制壳体上危险部位出现在耳片位置上，同时
分别得到该部位三个方向上 1σ、2σ和 3σ应力。
图 5 X 方向加载时耳片危险部位最大 1σ应力图
材料抗拉强度σb =490MPa
7
N3σ=5.44×10 。

电子设备的随机振动仿真分析

电子设备的随机振动仿真分析随机振动是电子设备设计中一个重要的研究内容。

在实际工作环境下，电子设备常常会受到来自各种不同源头的随机振动的影响，这些振动有可能引发设备故障，或者对设备的正常运行产生不利影响。

因此，通过随机振动仿真分析，可以对电子设备的设计和性能做出科学的评估和改进。

电子设备的随机振动主要来自于以下几个方面：一是机械振动，包括设备的工作环境中的交通和机械设备振动等；二是自然环境振动，如地震、风力等；三是人为振动，例如人员操作和设备运行等。

这些振动的频率、振幅和方向都可能对电子设备的正常运行和寿命产生影响。

随机振动仿真分析的基本原理是将各种振动信号进行转换和处理，以模拟出实际振动环境下的电子设备工作状态。

具体分为以下几个步骤：首先，需要对设备的振动环境进行调查和实测，获取振动信号的频率谱密度和功率谱密度等参数。

这些参数是随机振动仿真分析的基础。

其次，需要建立电子设备的结构模型，并对设备的响应进行建模。

模型的精确度和准确度将直接影响仿真分析的结果。

然后，利用数值计算方法，将振动信号和设备响应信号进行转换和计算。

常用的计算方法有有限元法和边界元法等。

这些方法可以有效地模拟设备在振动环境中的振动状态。

最后，通过分析和比较模拟结果，评估设备在随机振动环境下的工作状态和可靠性。

如果发现设备出现故障概率较大或者工作性能下降，可以提出相应的改进措施，从而提高设备的设计和可靠性。

随机振动仿真分析在电子设备设计和优化中具有重要的意义。

通过对不同振动环境下设备的仿真分析，可以帮助工程师了解设备在实际工作中存在的问题，发现潜在的故障点，并提出相应的改进方案，从而提高设备的可靠性和性能。

此外，随机振动仿真分析还可以用于设备的故障诊断和寿命预测，为设备的维护和保养提供理论依据。

综上所述，随机振动仿真分析在电子设备设计和优化中发挥着重要的作用。

通过对设备在不同振动环境下的仿真分析，可以提高设备的可靠性和性能，减少设备故障率，从而为电子设备的设计和运维提供科学依据。

NX随机振动分析和响应计算部分理论

随机振动分析随机振动是只能从统计的角度描述的振动。

在任何给定的时间内，瞬态幅值都是未知的，它们用其统计特性（如平均值、标准方差和超过某个值的可能性）来表示。

随机振动的示例包括地震运动、海浪的高度和频率、飞机和高层建筑上的风压波动以及因火箭和喷气式发动机噪声引起的声音激励。

这些随机的激励通常用功率频谱密度 (PSD) 函数来描述。

NX Nastran 在频率响应分析之后的后处理步骤中执行随机响应分析。

频率响应分析用于生成传递函数（即输出输入比）。

将输入 PSD 乘以传递函数可得到响应PSD。

输入 PSD 可采用自动谱密度或交叉谱密度的形式。

随机响应输出由如下值组成：响应 PSD、ATOC（自相关函数）、每单位时间中具有正斜率的零交叉的数量以及响应的 RMS（均方根）值和 CRMS（累积均方根）。

可使用参数 RMSSF 对 RMS 和 CRMS 进行按比例调整。

默认情况下，频率响应输出会在随机震动分析中被抑制。

要获取频率响应输出，请指定 SYSTEM(524)=1。

NX随机响应计算用来定义随机过程的函数功率谱密度 (PSD) 函数功率谱密度 (PSD) 函数又称作自动谱密度函数，软件使用该工具来定义和计算随机过程（激励或响应）。

PSD 函数是实数函数，它用均方值的单面光谱密度来描述随机激励 (1)，其定义如下所示：方程 1其中 ( )* 是复共轭的转置矩阵多个激励之间的关联使用创建关联命令，可以将多个随机激励关联在一起。

关于更多信息，请参见PSD 相关。

PSD 相关随机事件是基于统计上的分析，这种分析允许您应用一次或多次功率谱密度(PSD) 函数激励。

PSD 激励可以表示对您并不知道其准确大小的力的取样。

默认情况下，PSD 函数是独立的（不相关）。

但是，新建相关性对话框允许您使用相位角或时间延迟将两个 PSD 激励相关。

注释您仅可以在相同类型激励之间定义相关性。

例如，可在某分布式载荷和另一分布式载荷之间定义相关性，在节点力和节点力之间或在强迫运动和强迫运动之间定义相关性。

ABAQUS软件随机振动分析 final

ABAQUS软件随机振动分析在工程中，结构一般需要对它进行随机振动分析。

典型的例子是：通过机床的振动响应分析进行机床的结构设计，通过对结构的地震响应分析。

在电子产品设计中，ABAQUS软件不仅仅能对电子产品进行冲击、热场、加工等过程进行数值模拟，还可以对电子产品在随机振动下产品的响应性能做出很好预测，以优化产品设计。

本例题就某电子产品在随机激励作用下的响应结构为例，采用如下图所示的简化模型，分析在特定随机激励（如图2）中，分析该结构的响应。

图 1 某电子产品结构简化图图2 随机激励的谱分布载荷边界条件为：四个底座固支，并在分析过程中，受到随机激励。

需要分析整个结构在运动过程中的响应。

启动ABAQUS/CAE，在Start Session对话框中，选择Create Model Database按钮。

一导入模型由于IGES文件给的是实体模型，我们在计算中产用shell模型，所以我们需要通过ABAQUS/CAE中对shell的编辑功能对模型进行修改。

导入IGES文件成Shell格式。

1．在主菜单选择File -＞Import-＞Part,进入Import Part对话框。

选择相应的IGES文件，点击按钮。

2．在弹出的Create Part From IGES File对话框中，如下图，对话框的Topology选择Shell选项，Name选项填写random。

二利用CAE编辑修改模型在主菜单选择Shape -＞Shell-＞Remove Face,用鼠标点击选择模型中的面，选上之后面会变红色，点击鼠标中键，就可以去掉该面。

重复操作，得到下图模型。

2．在主菜单选择Shape -＞Shell-＞Extrude，用鼠标选择如上图所示的表面，然后点击最左边的一条边，进入Sketch模块，如下图所示。

3．需要增加3个外表面以及6个内表面，利用ABAQUS的sketch模块中的Create Lines功能，在sketch中画出如下图所示的线条。

ansys abc随机振动仿真判定标准

ansys abc随机振动仿真判定标准下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, suchas educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!随机振动是指物体在受到外力的作用下呈现出的无规律的振动现象。

结构随机振动

• 对于离散随机变量假定实现值 ( x1 , x2 ,..., xn ) , 那么相应的累对于离散随机变量, 积分布定义为 F ( x ) = ∑ Pr ( x j ) , x j ≤ x
j
对于连续随机变量, 的导数为概率密度函数对于连续随机变量定义累积分布F ( x ) 的导数为概率密度函数 p(x)(the probability density function).即有即有
∞ ∂ p ( x1 ) = F ( x1 ) = ∫ p ( r1 , r2 )dr2 −∞ ∂x1
F ( x1 , x2 ) = ∫ F ( ∞, ∞ ) = ∫∞来自x1−∞ −∞ ∞
∫
x2
p ( r1 , r2 ) dr1dr2
−∞ −∞
∫
p ( r1 , r2 ) dr1dr2 = 1
• 边缘一维概率函数边缘一维概率函数(the marginal one-dimensional probability functions)可以从相应的联合概率密度函数导出即可以从相应的联合概率密度函数导出, 可以从相应的联合概率密度函数导出 ∞ x1 F ( x1 ) = ∫ dr2 ∫ p ( r1 , r2 )dr1
我们把这类载荷称为随机过程, 我们把这类载荷称为随机过程我们知道这类载荷的输入具有一定的统计特性, 即均值, 一定的统计特性即均值方差等等, 我们想知道输出的统计特性.这就是随机结构动力学要研究的对象显然它不同于我们计特性这就是随机结构动力学要研究的对象, 这就是随机结构动力学要研究的对象已经学过的结构动力学课程. 这门课程的先修课程为概率论, 已经学过的结构动力学课程这门课程的先修课程为概率论随机过程,和确定性振动理论和确定性振动理论. 机过程和确定性振动理论 1.2 问题的分类 1. 按随机性的来源分一个是激励过程的随机性这是随机振按随机性的来源分:一个是的随机性,这是随机振动理论主要解决的问题; 一个是振动系统的参数的随机性, 动理论主要解决的问题的随机性这是参数随机振动理论. 这是参数随机振动理论 2. 正问题和反问题已知输入和系统求输出这是正问题,称为响正问题和反问题:已知输入和系统求输出这是正问题称为响已知输入和系统求输出这是正问题应确定问题; 已知输入和输出求系统的参数这是反问题,称为应确定问题已知输入和输出求系统的参数这是反问题称为系统识别问题,我们这门课程不涉及有专门课程. 我们这门课程不涉及,有专门课程系统识别问题我们这门课程不涉及有专门课程 3. 非线性的来源分:一个是振荡系统的力学参数的非线性, 非线性的来源分一个是对于地震工程来说,一般是指对于地震工程来说一般是指迟滞行为,这样的系统常常显这样的系统常常显示复杂的非线性现象,例如多吸引子跳跃现象,分岔和混沌例如多吸引子,跳跃现象分岔和混沌; 示复杂的非线性现象例如多吸引子跳跃现象分岔和混沌

汽车震动仿真分析

（ＢｒｉｌｌｉａｎｃｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＬｉａｏｎｉｎｇＳｈｅｎｙｎｇａ１１０１４１）
驶平顺性的仿真中的应用，探讨了虚拟激励法对于整车行驶平顺性仿真的有效性。关键词：华晨；汽车；震动；仿真分析
中图分类号：Ｕ４６１．４文献标识码：Ａ文章编号：１６７１ — ７９８８（２０１５）０３－８９ — ０５ＳｉｍｕｌａｔｉｏｍＡｎａｌｙｓｉｓＯｆＣａｒＶｉｂｒａｔｉｏｎＬｉａｎＱｉｎｇｑｕａｎ，ＸｕＪｉｎｇｃａｉ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅｗｅｒｅｄｉｓｓｅｒｔａｔｅｄｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅｒｉｄｅｃｏｍｆｏｒｔｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｗｉｔｈｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅａｎｄｈｅａｖｙｔｒｕｃｋｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒｉｄｅｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅｂｅｃｏｍｅｓｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ＳＯ，ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｔａｒｎｔｏｒｆｖｅｈｉｃｌｅｒｉｄｅｃｏｍｆｏｔ．Ｄｏｒｍｅｓｔｉｃａｎｄｏｖｅｒｓｅａｓｓｔａｕｓｔｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｓｔｕｄｙｏｆｖｅｈｉｃｌｅｉｄｆｅｃｏｍｆｏｒｔ．ａｎｄｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｓｗｅｒｅｄｅｉｆｎｅｄｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｎｅｗｍｅｔｈｏｄｈａｖｅｂｅｅｎｇｉｖｅｎｆｏｒｍｏｄｅｌｉｎｇｎｄａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｉｄｒｅｃｏｍｆｏｔ．ｒＴｈｅｙｗｅｒｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｓｅｕｄｏ — ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｒｆｖｅｈｉｃｌｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｕｒｔｅｂａｓｅｏｎｉｄｅａｓｏｆｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｎｕｍｅｉｃｒａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｉｍｅｉｆｅｌｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｉｅｓ．Ｔｈｅｙｈａｖｅｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｒｉｄｅｃｏｍｆｏｔ，ｒｂｅｔｔｅｒｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｇａｉｎｅｄ．Ｓｔａｔｉｏｎａｙｒｒａｎｄｏｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｓｅｕｄｏ — ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｅｈｏｔｄｓｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｎａａｌｙｓｉｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｒｉｄｅｃｏｍｆｏｒｔ．Ｓｔｅｐｓｏｆｐｓｅｕｄｏ —ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｐｐｌｉｅｄｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｏｒｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｒｉｄｅｃｏｍｆｏｒｔ．Ｄｉｆｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅｃｏｍｐｒｅａｄｂｅｔｗｅｅｎｐｓｅｕｄｏ — ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄＦｏｕｒｉｅｒａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓ．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｏｆｐｓｅｕｄｏ — ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｆｏｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｕｌｌｖｅｈｉｃｌｅｒｉｄｅｃｏｍｆｏｔ．ｒＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｐｓｅｕｄｏ — ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｅｑｕａｌｔｏＦｏｕｒｉｅｒａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｏｒｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｒｉｄｅｃｏｍｆｏｔｒ．ｂｕｔｉｔｗａｓｂｅｔｔｅｒｔｈｎａＦｏｕｒｉｅｒａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｒｉｌｌｉａｎｃｅ；Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ；ＳｔｏｃｈａｓｔｉｃＶｉｂｒａｔｉｏｎ，ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＲｉｄｅＣｏｍｆｏｒｔ

ABAQUS软件随机振动分析_final

ABAQUS软件随机振动分析在工程中，结构一般需要对它进行随机振动分析。

典型的例子是：通过机床的振动响应分析进行机床的结构设计，通过对结构的地震响应分析。

本例题就某电子产品在随机激励作用下的响应结构为例，采用如下图所示的简化模型，分析在特定随机激励（如图2）中，分析该结构的响应。

图 1 某电子产品结构简化图图2 随机激励的谱分布载荷边界条件为：四个底座固支，并在分析过程中，受到随机激励。

需要分析整个结构在运动过程中的响应。

启动ABAQUS/CAE，在Start Session对话框中，选择Create Model Database按钮。

一导入模型由于IGES文件给的是实体模型，我们在计算中产用shell模型，所以我们需要通过ABAQUS/CAE中对shell的编辑功能对模型进行修改。

导入IGES文件成Shell格式。

1．在主菜单选择File -＞Import-＞Part,进入Import Part对话框。

选择相应的IGES文件，点击按钮。

2．在弹出的Create Part From IGES File对话框中，如下图，对话框的Topology选择Shell选项，Name选项填写random。

二利用CAE编辑修改模型在主菜单选择Shape -＞Shell-＞Remove Face,用鼠标点击选择模型中的面，选上之后面会变红色，点击鼠标中键，就可以去掉该面。

重复操作，得到下图模型。

2．在主菜单选择Shape -＞Shell-＞Extrude，用鼠标选择如上图所示的表面，然后点击最左边的一条边，进入Sketch模块，如下图所示。

3．需要增加3个外表面以及6个内表面，利用ABAQUS的sketch模块中的Create Lines功能，在sketch中画出如下图所示的线条。

复杂非线性结构随机振动环境试验的数值模拟——虚拟振动环境试验系统

（ｃｏｌｆｉｉＥｇｅｒｇａｄｅｈｎｃ，ｉｎｉｔｎｎｖｒｔＸｉｎ７０４，ｈｎ）２ＳｈｏｏＣｖｌｎｉｅｉｃａｉＸ ’ ａｏｇＵｉｅｓｙ ’ １０９ＣｉａｎｎｎＭｓａＪｏｉ，ａ
程可发展而成虚拟振动环境试验系统。
关键词：振动环境试验；非线性有限元建模；振动控制中图分类号：０２文献标识码：Ａ文章编号：１０．９９２０）３００．７３４０６３１（０７０．０１０
Ｔｈｅｄｇｔｌａａｏｙｏａｄｏｉａｉｎｔｓｏａｃｍｐｅｏｉａｉｉａｎｌｇｆｒｎｍｖｂｒｔｏｅｔｔｏｌｘｎｎｌｎｅｒ
Ｓｒｔｒ－ｉｔｌｖｂｒｔｏｅｔｓｔｍｔｕｃｕｅｖｒｕａｉａｉｎｔｓｙｓｅ
ＷＡＮＧｎｇｇｎＹｏ．ａｇＺＨＡＮＧｉ．ｕｉＪｎｇｈ
（ＳｈｏｏｃｎｅＣａｇａｎｖｒｔＸｉｎ７０６，ｈｎ）１ｃｏｌｆｉｃ，ｈｎ ’ Ｕｉｅｓｙ ’ ０４ＣｉＳｅｎｉ，ａ１ａ
ｐｏｒｓｆｓｍｕａｉｇａｃｍｐｅｏｌｅｒｓｒｃｒｙｃｍｐｔｒｉｓｙｈｏｌｅｒｆｉ — ｌｍｅｔｒｇｅｓｏｉｌｔｏｌｘｎｎｉａｔｕｔｅｂｏｕｅ．Ｆｒｔ，ｔｅｎｎｉａｎｔｅｅｎｎｎｕｌｎｉｅ
ｍｏｅｆａｔｓｅｏｌｅｒｓｕｔｒＳｃｎｔｃｅｎｅｕｅｏｔｅｍｏｅｆｌＷｅｒｅｏｅｄｍ．ｄｌｅｔｄｎｎｉａｔｃｅｉｏｓｒｔｄａｄｒｄｃｄｔｈｄｌｏｏｎｒｕｕＯｄｇｅｆｆｅｏｒＳｃｎｌ。ｈｅｄａｋｃｎｒｌｒｃｎｂｅｉｅｙｕｉｇｔｅｓｓｅｏＷｅｒｅｏｅｄｍｎｈｅｏｄｙｔｅｆｅｂｃｏｔｌａｅｄｓｇｄｂｓｎｈｙｔｍｆｌｏｅｎＯｄｇｅｆｆｅｏａｄｔｅｒａｃｌｒｔｎｏｗｏｆｅｂｃｅｔｐｉｔ，ｗｈｃｋｈｏｒｓｅｔｕｄｎｉｆｔｅａｃｌｒｔｎｏｃｅｅａｉｆｔｅｄａｋｔｓｏｎｓｏｉｈｍａｅｔｅｐｗｅｐｃｒｍｅｓｔｏｈｃｅｅａｉｆｙｏｔｓｅｏｔｏｏｎｓｏｃｔｒｅｔｍ．ｅｅｃｔｔｎｏｏ．ｎａｔｃｒｓｗａｓｄｉｅｆｅｂｃｆｅｔｄｃｎｒｌｉｔｔｒｅａｓｃｒｐｉｉｐｕＴｈｘｉｉｆｎ１ｅｒｒｔｅｓｕｅｔｅｄａｋｏａｏｎｉｓｕｕｎｈｔｅｃｎｏｌｒｎｏｄｒｔｈｃｅｈｒｔｅａｃｌｒｔｎｐｗｅｐｃｒｍｅｓｔａｒｉｅｈｒｔｒｈｏｔｌ．Ｉｒｅｏｃｅｋｗｈｔｅｈｃｅｅａｉｏｒｓｅｔｕｄｎｉｈｓａｒｄｔｅｃｅａｒｅｏｙｖｉｉｓｅｔｍｒｎｔｔｅｅｃｔｔｎｏｏ — ｎａｔｃｕｅｓｕｅｎｔｅｆｎｔ．ｌｍｅｔｐｃｒｕｏｏ，ｘｉａｉｆｎｌｅｒｓｒｔｒｓｗａｓｄｉｉｅｅｎｄ１ａｄｔｅｅｈｏｎｉｕｈｉｅｍｏｅ．ｎｎｔｈｈ

ANSYS Workbench在基站结构随机振动环境下的模拟

表2 设计改进前后的前五阶模态自振频率
a) 一阶振型图 b) 二阶振型图图4 最初的设计结构一二阶振型图
a) 最初的设计结构 b) 改进后结构图5 设计改进前后主框架结构
a) 一阶振型图 b) 二阶振型图图6 改进后结构一二阶振型图
基站结构随机振动谱分析
• 加速度PSD
0.04
图7 加速度谱密度
图10 随机振动测试
图11 随机振动测试中加速度谱的曲线
结论
• ANSYS Workbench在基站结构随机振动环境下的模拟,能够与实际随机振动试验较好吻合，文中建立的基站结构有限元动力分析模型是合理的，机架结构的强度和刚度达到了设计要求。 • ANSYS Workbench是基站机械结构在动态优化设计中的一个有效的工具。根据分析结果，可以定性的指导设计，改进设计方案，进而提高研发效率。
随机振动谱分析 • 建模的注意点
• 模态分析 • 线性行为 • 材料性质
机架的随机振动结果分析
• 最初的设计结构随机振动中的Y方向（沿抱杆方向）振动的最大1б应力为372 MPa，高于材料的屈服强度,见图8。 • 设计改进后机架Y方向的3б应力为292.5 MPa，而1010钢的屈服应力为305MPa，判定机架材料不会屈服。
随机振动谱分析
• 强度理论
第四强度理论和Von Miss等效应力

r

1 2
[( 1 2 ) 2 ( 2 3 ) 2 ( 3 1 ) 2 ]
[1]式中：б1 、б2 、б3 三向应力状态下主应力。
• “3б”准则
• • • 随机振动分析是一种定性的分析技术。在分析中, 对随机振动的应力分析采用了“3б”准则。当Von Miss 3б等效应力值达到材料的屈服极限时，判定结构材料就会发生塑性变形。运用Von Miss 3б等效应力来判断机柜结构的强度，对于不知道材料的S-N曲线，不能判定随机应力的疲劳破坏情况时，对随机振动结果分析是一条简单而有效的途径。

航天器结构正弦振动、随机振动、噪声响应仿真分析

随机振动响应结果符合正态分布，功率谱密度（PSD）实
际上是随机变量的能量分布，均方根值 rms (RMS)是随机
变量的标准方差。
PSD：反应不同频率处的振动能量大小，功率谱密度曲线下的面积是随机变量总响应的方差值； RMS：将功率谱密度曲线下面积开根号即为均方根值。
八、航天器结构仿真分析
5. 随机振动分析
➢ 基本假设
（1）子系统间的耦合是线性的、保守的；（2）能量流是在所研究频带内各相似共振模态之间流动的；（3）对于一个指定的子系统，振子群所受的宽带随机激励在统计上是无关的；（4）子系统的能量平均分配到频率带宽的所有共振模态上；（5）各子系统之间存在互易性；（6）任何两个子系统间的功率流正比于其间平均模态能量之差。
的自由度
M yy
M
T yb
M M
yb bb
xy xb
C C
yy T yb
C yb xy
Cbb
xb
K K
yy T yb
K yb
K
bb
Kxr
Fy Fb
八、航天器结构仿真分析
5. 随机振动分析
M yy xy Cyy xy K yy xy M yb xb C yb xb K yb xb Feq
随机振动响应的最大响应幅值可以理解为三倍均方根值 3 rms，因为在99.73％的时间内，响应的瞬态值位于 3 rms 和+3 rms
之间，基本覆盖了随机振动接近100％的时间。
八、航天器结构仿真分析
5. 随机振动分析
用3σ原则去校核强度，如不满足强度要求，必要时可将输入的加速度功率谱密度曲线在敏感频率处下凹;
八、航天器结构仿真分析
1. 正弦振动分析 2. 随机振动分析 3. 噪声响应分析

电路板组件随机振动试验的仿真实现

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｒａｎｄｏｍＶｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｏｆＰＣＢａｓｓｅｍｂ１Ｙａｒｅ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉＳｐａｐｅｒ．Ａｎｄｔｈｅｎ，ｔｈｅｒａｎｄｏｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉＳｏｆＰＣＢａｓｓｅｍｂｌｙｉＳｃａｒｒｉｅｄ
ｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅｅｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｒａｎｄｏｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｏｆＰＣＢａｓｓｅｍｂｌｙ．
振动试验的仿真确定产品的频率响应特性。
３电路板组件有限元模型的建立和模型质量、
刚度误差分析
随机振动有限元仿真试验，需要对产品进行有限元数字样机（ＦＥＭ）建模。数字样机包括材料、元器件封装和产品结构及约束条件等方面的信息１；将建立好的产品数字样机，经过有限元仿真软件解算器的解算得到
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＲａｎｄｏｍＶｉｂｒａｔｉｏｎＴｅｓｔＯｆＰＣＢＡｓｓｅｍｂｌｙ

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 PSDRandom vibration analysis of structureLi Ru-zhongP.O.Box 919-515, Mianyang, Sichuan 621900,CHINAAbstractThe 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.Keywords FEA, random vibration, spectrum analysis, PSD1前言在电子产品的结构设计生产完成后，一般都要进行产品的随机振动试验，以检验其环境适应性。

电子设备的随机振动仿真分析

２０１３年９月第３４卷第５期
Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
电子工艺技术
电子设备的随机振动仿真分析
杨斌
（海军驻北京地区通信代表室，北京１００８４１）
出具有明确物理意义的计算结果，对物理试验有着重要的指导意义。由于数值仿真具有可重复性好、周期短和成本低的优点，数值仿真在研究中发挥着越来
中国分类号：ＴＮ６０文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３４７４（２０１３）０５ — ０２９９ — ０４
ＳｉｍｕｌａｔｅｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲａｎｄｏｍＶｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ
ＹＡＮＧＢｉｎ
（ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｏｆＢｅｉｊｉｎｇＺｏｎｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８４１，ＣｈｉｎａＪ
１随机振动基本原理
对于一个具体的振动问题，引起结构振动的原因复杂程度不一样。对于确定性的振动，人们已
期等因素影响，使得采用试验方法进行电子产品可靠性研究进展缓慢，采用ＣＡＥ软件进行数值仿真，可以给

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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。

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.
Keywords FEA, random vibration, spectrum analysis, PSD
1前言
在电子产品的结构设计生产完成后，一般都要进行产品的随机振动试验，以检验其环境适应性。

如果在产品生产完成后，不能满足环境适应性要求，则需要重新设计重新生产，会造成大量的人力物力的浪费。

本文利用Ansys
仿真分析软件，在产品的概念设计阶段进行随机振动仿真分析，寻找出设计中的重要缺陷，对结构设计进行优化，提高产品的可靠性，这样就避免了生产的浪费，并缩短了产品开发周期，降低成本。

Ansys有限元分析软件是一个功能强大的分析软件，能对复杂模型进行各种力学分析，并支持与其它三维软件的接口，在三维软件中建立的模型能直接输入到Ansys中进行分析。

本文就是利用Pro/E三维设计软件进行建模，然后输入到Ansys中，首先进行模态分析，确定安装架结构的固有频率，再在模态分析的基础上进行随机振动分析，随机振动分析采用功率谱密度（PSD）
响应分析。

2建立分析模型
2.1模型简化和导入
安装架结构的模型，是根据实际的设计尺寸，在Pro/E软件中建立的三维实体模型，如图1所示。

在做有限元分析时，为了减少分析的运算量和分析的可行性，必须对模型进行简化，根据经验，如一些对分析结果影响很小的倒角、孔可以简化去掉。

在Ansys软件中用输入命令把经过简化后的三维实体模型导入Ansys中，形成Ansys的三维模型。

在三维模型中的有的地方是采用螺钉连接，但连接处螺钉间距较密，在通常试验条件下，可以认为连接面不发生相对滑移，所以为了简化分析把这些面粘接在一起。

图1 安装架结构三维实体模型
2.2设置单元类型和材料参数
在安装架结构模型中主要由三维实体组成，全部采用SOLID45单元，支架材料为硬铝（LY12），方盒材料根据相对密度，为自定义材料，各材料的力学性能见表1。

2.3划分网格
利用Ansys的网格划分工具对模型的各个部分分别划分网格，共划分了13727个单元。

划分后的有限元网格模型如图2所示。

图2 安装架结构有限元模型
3设置边界条件
安装架结构在使用和环境试验中，采用四个螺栓通过端头的孔与基体固定，所以在模型中把支架与基体连接处固定三个方向的自由度。

4模态分析
利用Ansys的模态分析模块对模型进行了模态分析，扩展了模型的五阶模态，其自振频率见表2。

模态 1 2 3 4 5
自振频率(Hz) 67.336 103.39 185.34 597.92 613.65
5随机振动分析
随机振动分析采用Ansys中谱分析的PSD分析功能，随机振动是以概率理论为基础，分析的输入输出都是具有随机概率特性。

它的原理是首先计算模型的每阶模态响应统计，再对它们进行综合，并假设随机振动过程为平稳随机过程。

PSD是一个结构在随机载荷激励的响应的统计值，它一般是一个PSD值和对应频率的曲线，PSD可以是位移PSD、速度PSD、加速度PSD或力PSD。

在该仿真中我们采用了和真实的随机振动试验一样的加速度谱，加速度
谱的曲线如图3所示，50Hz～1000Hz的PSD值为0.13g2/Hz，10Hz～50Hz 的上升斜率为＋3dB/oct，1000Hz～2000Hz以－6dB/oct的斜率下降。

利用Ansys对模型三个方向的振动分别进行了分析。

图4～6分别显示了三个方向随机振动分析的1-σ应力云图。

图7～9分别显示了三个方向随机振动分析的变形图。

图3 加速度响应谱曲线
图 4 X方向振动1-σ应力云图图 5 Y方向振动1-σ应力云图
图 6 Z方向振动1-σ应力云图图7 X方向振动变形图
图8 Y方向振动变形图图9 Z方向振动变形图
6结果分析
从随机振动分析的结果中可以看出，随机振动中的X方向振动的最大1-σ应力为1.47354MPa，最大1-σ位移为1.685×10-3mm；Y方向振动的最大1-σ应力为2.19081MPa，最大1-σ位移为2.075×10-3mm；Z方向振动的最大1-σ应力为2.5012MPa ，最大1-σ位移为3.182×10-3mm。

三个方向中最大的3-σ应力为7.5036MPa，也就是说随机振动中材料所受的最大应力大于7.5036MPa 的概率为0.3%，远低于材料的屈服极限。

而最大应力主要是集中在支架的拐角处，因为在拐角处产生了应力集中。

为了减少应力集中，建议把支架拐角处的圆角半径加大，这样既减少了应力集中，又增加了安装时的连接强度。

同时还可以把应力小的地方减小设计尺寸，提高材料的利用率。

7结论
通过对安装架结构模型的有限元分析，特别是随机振动分析，说明建立的三维模型是可行的，并根据分析结果提出了更好的改进方案。

同时，可以看出利用Ansys能对产品的设计前期阶段进行分析，有助于取得优化的解决方案。

但是，在用Ansys进行分析时存在很多简化，并且实际的产品在生产中存在生产公差，产品的材料存在不确定性，所以，利用Ansys的分析结果只能作为设计的参考，减少实际随机振动试验产品失效的概率，不能代替实际的随机振动试验。

参考文献
[1] How to Do a Random vibration(PSD) Analysis. Ansys Help
[2]胡志强等编著.随机振动试验应用技术[M].中国计量出版社，1996.12.
[3]杨宇军.ANSYS动力学仿真技术在航天计算机机箱结构设计中的应用[J].电
子机械工程，2003（5）:42~47。