Random_Vibration
随机振动分析(PSD分析)
随机振动分析
Training Manual
Wor 主题:
定义的
rkbench ?定义和目的?WorkBench 分析功能概述h-Simul ?分析步骤
lation D D ynamic c s
A.定义和目的
Training Manual
Wor 什么是随机振动分析(PSD——Power Spectrum Density 功率谱密度)?
rkbench –功率谱密度谱是基于概率统计学的一个谱分析技术，是对随机变量均方值的
度量一般用于随机振动分析。连续瞬态响应只能通过概率分布函数进行描述h-Simul ,，即出现某水平响应所对应的概率。功率谱密度是结构在随机动态载荷激励下响应的统计结果是一条功率谱密lation D –功率谱密度是结构在随机动态载荷激励下响应的统计结果，是条功率谱密度值——频率值的关系曲线，功率谱密度可以位移、速度、加速度、力功率谱密度形式。Dynamic –例如火箭在每次发射中由载荷（例如加速度载荷等）产生的不同时间历程
cs
… 定义和目的
Training Manual
Wor 什么PSD?
激励响应的均值频率的关系此条功率谱密rkbench ?PSD记录了激励和响应的均方值同频率的关系，因此PSD 是一条功率谱密度值－频率值的关系曲线
–PSD曲线下的面积就是方差，即响应标准偏差的平方值h-Simul 曲线下的面积就是方差即响应标准偏差的平方值
–PSD 的单位是mean square/Hz （如加速度PSD 单位G 2/Hz ）–PSD 可以是位移、速度、加速度、力或者压力
lation D D ynamic c s
…定义和目的
Training Manual
Wor ?典型的应用包括：
飞机电子封装
rkbench –
–大气载荷作用下的飞机部件–爆破导流片h-Simul –激光制导系统–光学望远镜平台
lation D –
大型结构的地震载荷
Dynamic c s
…定义和目的
Training Manual
Wor ?由于时间历程不是确定的，所以瞬态分析不是可选的。
利统学标本功率谱密度代表载荷时间
rkbench ?而利用统计学标本功率谱密度PSD 代表载荷时间历程。
h-Simul l ation D D ynamic c s
I f “R d Vib ti Th d P ti ”b Wi hi P d O ti
Image from “Random Vibrations Theory and Practice” by Wirsching, Paez and Ortiz.
…定义和目的
Training Manual
Wor 输入:
rkbench –结构的固有频率和固有模态
–PSD 曲线（后面解释）
h-Simul 输出:
–1σ位移和应力，能够用于疲劳寿命预测
lation D D ynamic c s
… Workbench 分析功能概述
Training Manual
Wor ?加载:
rkbench –单点激励: 施加于所有地面点单点PSD 激励
h-Simul ?求解:
–相对或者绝对1σ结果输出
–整体结构的求解结果，如结果能够被绘制成云图lation D 整体结构的求解结果如结果能够被绘制成图–结果输出形式：1σ位移、速度、加速度
Dynamic ?后处理:
–1σ结果能够像其它分析一样被绘成云图
cs
Training Manual
Wor ?模型: 电线塔。
rkbench ?分析: PSD谱的地面运动的随机振动
分析。
h-Simul
?步骤:
lation D 1.建立随机振动分析流程
2.进行模态分析
3.随机振动分析、
3随机振动分析Dynamic 4.查看结果
cs
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Wor 1、建立随机振动分析流程
rkbench
h
-Simul
l
ation D
D
ynamic
c
s
双击
Training Manual
Wor 2、进行模态分析
rkbench
输入所要使用的模态阶数.
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l
ation D
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Training Manual
Wor 模态分析中插入支撑，
所有的支撑点全部为固定约束。
所有的支撑点全部为固定约束rkbench
h-Simul
l
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D
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c
s
Training Manual
Wor ?完成了模态分析的准备工作之后，
求解，获取结果
求解获取结果rkbench
h-Simul ?模态分析结果可以在如右图所示的
Timeline 和Tabular Data 窗口查
.
看lation D
Dynamic
c
s
Training Manual
Wor ?各阶振形的创建！快速创建各阶模态方法：左键此处选
中所以频率，然后右键创建振形。
rkbench
h
-Simul
l
ation D
D
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s
Training Manual
Wor ?注意随机振动分析的初始条件已经自动设置
为前面的模态分析rkbench .
?h-Simul 为了说明的阻尼的效应：
将把默认0阻尼结果和阻尼比为0.05的结果进行对比.
lation D D
ynamic c s
Training Manual
Wor ?右键点击“Random Vibration”，会出现插入PSD基础激励的选项.
rkbench ?“PSD Base Excitation”的Details窗口中选择插入新的PSD载荷.
?典型的PSD 选项, 用以G^2/Hz为单位的G Acceleration作为PSD输入
.
谱h-Simul ?PSD表如下所示.
lation D
D
ynamic
c
s
Training Manual
Wor ?将激励方向有默认的X方向改为如右图所示Y方向.
?右键点击Solution,选择Solve，初始化PSD求解
S l ti S l初始化rkbench ?当求解完毕，可以在solution分支中出入结果,比
如Directional Deformation 结果. 在Details窗口
中的Scale Factor中将1 Sigma改为3 Sigma.
S l F1Si3Si h-Simul
lation D
D
ynamic
c
s
Training Manual
Wor 1s 结果的数值及意义
?随机振动结果为1σ时的各参数的值：1σ时的位移时的应力等等
rkbench 的位移，1σ时的应力等等；?所有参数都假定为平均值为零的高斯（正态）分布
h-Simul ）分布；?例如，最大位移U max = 0.15表示Ui max 等为015）lation D 0.15或更小值的概率为68%（1σ）；?它同时也表示为：
0152031σDynamic –U max 等为0.15x2 = 0.3或更小的机
率为95%（2σ）
2σ3σ
cs
–U max 等为0.15x3 = 0.45 或更小的机率为98%（3σ）
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Wor ?Directional Deformation可以如右图所示根据定
义重新命名
rkbench ?PSD谱3σUY位移如右图所示.
?注意在右图所示的最大的3σUY位移为1275.5 mm.
?下一步进行分析设置，设置常值阻尼比为0 .05.
h-Simul
l
ation D
D
ynamic
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s
Training Manual
Wor ?该分析以0.05的阻尼比重新进行计算。
rkbench ?注意，如右图所示，3σY方向位移有了明显的减
小.
h-Simul
l
ation D
D
ynamic
c
s