基于MSC_Fatigue的电子设备随机振动疲劳分析_郭建平
图1 随机振动分析流程
基于MS C.Fatigue 的电子设备随机振动疲劳分析
郭建平,任 康,杨 龙,南 雁
(中国航空计算技术研究所,陕西西安710068
)
摘 要:针对机载电子设备随机振动问题,研究利用数字仿真技术预测结构随机振动疲劳寿命的方法。以某机载电子设备结构为研究对象,根据随机振动理论和有限单元法,采用MSC .Fatigue 软件进行随机振动疲劳分析,计算疲劳寿命大小及分布。通过把计算结果与试验结果进行对比,证明利用随机振动疲劳分析方法预测此类产品的疲劳寿命是可行的。关键词:随机振动;疲劳寿命;功率谱密度;S 2N 曲线
中图分类号:O346 文献标识码:A 文章编号:16712654X (2008)0420048203
引言
随机载荷下各种结构的疲劳寿命评估,一直是工程上所关心的问题
[1-3]
。近年来,随着数字化仿真技
术不断发展,各种新的计算方法也不断在产品中得到
应用。借助随机振动疲劳分析技术,设计人员可以在产品设计过程中预测产品寿命,根据疲劳寿命分布图直观地判断出设备疲劳寿命大小及薄弱位置,快速判断设计方案疲劳性能优劣。同时还可避免反复多次试验,降低资源消耗,缩短开发周期,提高产品市场竞争力。
某机载电子设备框架在试验过程中出现裂纹。本文利用随机振动疲劳分析方法,应用有限单元法和随机振动理论,在计算机工作平台中完成该结构件的疲劳寿命预测。并根据计算结果和实际设计情况提出相应的改进方案,实践证明改进方案的合理性。
1 随机振动疲劳分析理论
1.1 随机振动及其疲劳分析流程
对于一个振动系统,它的输入又称振源或激励,系
统所产生的振动也称为对这个输入的响应。当响应是随机的,这种振动称为随机振动[4]
。随机振动是不能用时间的确定性函数来描述的一种振动现象,但是从总体上看,这种振动现象存在着一定统计规律性,可用该现象的统计特性进行描述,也就是在频率范围内描述。在通常情况下,描述随机振动载荷或响应的方式是功率谱密度函数。
随机振动疲劳分析一般分两步进行。首先对有限
元模型进行频率响应分析计算模型传递函数,得到在
单位载荷激励下模型在各阶频率上的应力分布情况;然后再根据功率谱密度函数、材料S 2N 曲线等计算模型的疲劳寿命大小及分布。
1.2 材料S 2N 曲线估计
在随机振动疲劳分析过程中需要输入材料的应力
-寿命曲线即S 2N 曲线。该曲线是在控制应力的条件下得到的破坏寿命与应力幅值之间关系的折线段,其对于估算零件的疲劳寿命是至关重要的。在MSC .Fatigue 软件中,可以根据材料的极限拉伸强度估计材料的S 2N 曲线。估计S 2N 曲线时,应力轴的截距范围到材料的断裂应力值,应力值限制在1000次循环,疲劳极限则根据不同系数确定[5]
。1.3 M iner 累积损伤理论
随机振动疲劳分析采用的是M iner 累积损伤理论。M iner 做了如下假设[6-7]
:试样所吸收的能量达到极限值时产生疲劳破坏。从这一假设出发,如破坏前
收稿日期:2008201217 修订日期:2008202202
作者简介:郭建平(1981-),男,四川西充人,助理工程师,硕士,研究方向为电子设备结构强度和疲劳分析。
第38卷 第4期航空计算技术
Vol .38No .42008年7月Aer onautical Computing Technique
July .2008
可吸收的能量极限值为W ,试样破坏前的总循环为N ,
在某一循环数n 1时试样吸收的能量为W 1,则由于试样吸收的能量与其循环数间存在着正比关系,因此有
W 1W
=
n 1N
因此,若试样的加载历史由σ1,σ2,…,σl
这样的l 个不同的应力水平构成,各应力水平下的疲劳寿命依次为N 1,N 2,…,N l ,各应力水平下的循环次数依次为
n 1,n 2,…,n l ,则损伤
D =
∑l
i
=1
n i
/N i =1
时,试样吸收的能量达到极限值W ,试样发生疲劳破坏。上式即为M iner 累积损伤理论的数学表达式。
2 随机振动疲劳分析应用实例
某机载电子设备结构框架如图2所示,电子设备通过10个螺钉固定在框架上,框架再通过4个固定孔与飞机相连。
对框架进行随机振动试验,在试验进行约4小时左右发现其中一个固定孔处出现裂纹。现通过随机振动疲劳分析估计框架寿命并对其加以改进。
图2 框架
该框架材料采用是45号结构钢。其物理及力学性能如表1所示。
表1 45钢材料物理及力学性能
弹性模量(GPa )泊松比密度(Kg/M3)
强度极限
(M Pa )
屈服极限(M Pa )
200
0.25
7854
598
353
图3 疲劳特性曲线
在MSC .Fatigue 软件中根据材料的极限拉伸强度估计材料的S 2N 曲线,如图3所示。
根据产品设计要求,在试验台上施加如表2所示的加速度平稳随机载荷激励,分别对框架进行X,Y 和Z 这3个方向的随机振动激励,在每个方向激励下,要求框架4.5小时内不得出现疲劳破坏。
表2 随机振动功率谱密度
频率(Hz )1017830010002000
PS D (g2/Hz )0.0640.0640.0320.0320.008
根据上述工况条件,先通过频率响应计算传递函
数,然后再根据材料的S 2N 曲线及施加的随机振动激励计算框架的疲劳寿命。频率响应计算结果如图4所示,疲劳寿命计算结果如图5所示。由图可见,框架寿命最小处在4个固定孔处,约为4.3h,这与试验结果比较吻合,因此计算结果是可信的。
图4 频响分析结果 图5 疲劳寿命计算结果
根据设计要求,框架结构安装孔位置、安装方式及材料不能改变,因此对结构进行改进时改变4个安装孔所在边的厚度,把其厚度增加2mm ,其余保持不变,计算改进后方案的疲劳寿命。改进后的框架频率响应计算结果和疲劳分析结果分别如图6和图7所示。
图6 改进后频响分析结果 图7 改进后疲劳寿命计算结果
由图可见,改进后的框架的疲劳寿命约为34h 。对改进后框架进行试验,结果表明其通过了三个方向总计13.5h 试验。
3 结论
本文通过试验结果与计算结果相比较,验证了MSC .Fatigue 在随机振动疲劳分析中的可行性,其计算结果可以作为设计合格与否及不同方案疲劳性能优劣
?
94?2008年7月郭建平等:基于MSC .Fatigue 的电子设备随机振动疲劳分析
的参考依据。另外在计算中没有考虑材料的表面处理及其它可能因素,因此计算结果存在一定误差。改进后的框架经多长时间会出现裂纹,没有进行试验验证。参考文献:
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[J ].机械科学与技术,1996,15(11):879～882.
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fatigue crack analysis .I nt .J Fatigue,1984,6(3):147～156.[4] 力学环境实验技术编著委员会.力学环境试验技术[M ].
西安:西北工业大学出版社,2003.
[5] 周传月,郑红霞,罗慧强等.MSC .Fatigue 疲劳分析应用与
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[7] 王旺平,张永林.平稳随机应力环境下构件疲劳寿命计算
[J ].机械设计,2005,22(11)29～31.
Fati gue Analysis on Rando m Vi brati on of Electron i c Equi pment Based
on M SC.Fati gue Software
GUO J i a n 2p i n g,REN Kang,YANG L ong,NAN Yan
(A eronautical Co m puting Technique R esearch Institute,X i ′an 710068,Ch ina )
Abstract:A method f or fatigue lifes pan p redicti on on random vibrati on of structure ai m ing at electr onic equi pment was studied by using nu merical si m ulati on technol ogy .MSC Fatigue Soft w are as well as finite ele ment analysis method and random vibrati on theory was adap ted t o analysis an electr onic equi pment .The fatigue lifes pan distributi on of the whole body and the lifes pan value of the most danger ous points were obtained .The si m ulati on results were consistent with the experi m ental data which sho wed that the p r oposed method is feasible .
Key words:random vibrati on;fatigue lifes pan;power s pectru m density;S 2N curve
(上接第47页)
W i n g Aerodynam i c and Stealth Performances Optim i zati on Based
on 32order B Spli n e
L IY i 2bo 1
,M A D ong 2li 2
,L I U Zhong 2ti e 1
,ZHANG Shuo
2
(1.School of Aeronautic Science and Engineering,B eijing U niversity of A eronautics and A stronautics,B eijing 100083,China;
2.Research Institute of U nm anned A erial V ehicle,B eijing U niversity of A eronautics and A stronautics,B eijing 100083,China )
Abstract:Based on the aut omatic geometry generati on of wing with para meter 32order B s p line,an aer odyna m ic and stealth perf or mances multi p le objective op ti m izati on method is built .The panel method is used t o compute the aer odyna m 2ic perf or mance,and the physical op tics method is used t o calculate the stealth perf or mance .This method is si m p le,fast and adap tive,and convenient t o op ti m ize wings in overall design stage,it can als o be used in other wing 2kind part ′s mul 2ti p le objective design op ti m izati on .
Key words:32order B s p line;aer odyna m ics;stealth;multi p le objective op ti m izati on
?05? 航空计算技术 第38卷第4期
随机振动分析报告
Alex-dreamer制作PSD：（可以相互传阅学习，但是鄙视那些拿着别人成果随意买卖！）PSD随机振动应用领域很广，比如雷达天线，飞机，桥梁，天平，地面，等等行业。虽然现在对这方面公开资料很少，但是我相信以后会越来越多，发展的越来越成熟。学术的浪潮总体是向前的，不会因为几个大牛保密自己的成果就会阻止我们对PSD研究，因此结合我的经验和爱好，我研究了一下两种PSD加载分析。我标价的原则是含金量大小和花费我的时间以及我的经验值，如果你觉得值，就买；不值就不要下了。因为我始终认为：士为知己者死，女为悦己者容。算是互相尊重。如果你得到这份资料，那就祝你好运！ Good luck!-Alex-dreamer(南理工) 一：目的：根据abaqus爱好者提出的PSD随机振动分析，提出功率谱如何定义及如何加载？如果功率谱是加速度的平方，如何加载？如果在输入点施加载荷功率谱如何定义？本文将给出详细的分析过程。 二：随机振动基本概念 1. 随机振动的输入量和输出量都是概率统计值，因此存在不确定性。输入量为PSD （功率谱密度）曲线，分为加速度、速度、位移或者力的PSD曲线；最常见的是加速度PSD，常用语BASE MOTION基础约束加载。 2. 随机振动的响应符合正态分布，PSD实际上是随机变量的能量分布，也就是在不同频率上的方差值，反映不同频率处的振动能量，PSD曲线所围成的面积是随机变量总响应的方差值； 3. RMS为随机变量的标准方差，将PSD曲线包络面积开平方即为RMS。 4. 随机振动输出的位移、应力、应变等值都是对应不同频率的方差值（即PSD值），量纲为x^2，当然也可以输出这些变量的均方根值（即RMS值）；abaqus6.10以上版本可以直接在场变量里面输出设置。见下文。 5. 如果是单个激励源，定义为非相关性分析，如是多个激励源，则需要定义相关性参数。因此出现type=uncorrelated。 三：模型简介： 1）该模型很简单，是hypermesh中一个双孔模型。 2）网格划分在hypermesh中完成，保证了雅克比>0.7以及网格其它质量的要求。网格与几何具有较高的吻合度。 3）方案1（对应connect模型）：在上方两个孔采用全约束方式，且加载的功率谱PSD密度是加速度功率谱，也就是说基于BASE基础约束，进行随机振动 PSD分析。结果分析底部孔处某节点的结果响应。 4）方案2（对应connect模型）：在底部圆孔施加载荷force类型的功率谱PSD，
随机振动名词解释
impulse response function; "脉冲响应函数" 英文对照 1、h(t)是在初始时刻作用以单位脉冲而使单自由度系统产生的响应,所以称为脉冲响应函数.1·1·2频率响应函数H(ω)=1k -ω2m+iωcH(ω)是角频率为ω的单位简谐激励所引起的结构稳态简谐响应的振幅,称为频率响应函数,也称为转换函数 文献来源 2、 Y εi,jtt+s 作为时间间隔s 的一个函数,度量了在其他变量不变的情况下Yi,t+s 对Yj,t 的一个脉冲的反应,因此称为脉冲响应函数 文献来源 "脉冲响应函数" 在学术文献中的解释 frequency response function; "频率响应函数" 英文对照 1、频率响应函数是指系统输出信号与输入信号的比值随频率的变化关系它是衡量高速倾斜镜工作性能的一个重要指标.通过抑制谐振峰可以改善高速倾斜镜的使用性能 文献来源 2、经傅利叶变换,得到频域内的导纳(一般用速度导纳来表示)表达式Hv(ω)=v(ω)F(ω)=jω-ω2M+jωC+K(2)H(ω)又称为频率响应函数 文献来源 3、y （t ）＝A0eiωty （t ）＝iωA0eiωt （6）将（6）代入（3）得A0eiωt （RCiω＋1）＝Ajeiωt （7）和A0Aj ＝1RCiω＋1＝U （iω）（8）U （iω）称为频率响应函数 文献来源 "频率响应函数" 在学术文献中的解释 transfer function of; transfer function; transfer function - noise; "传递函数" 英文对照 1、由于传递函数的定义是两个拉普拉斯变换之比,所以使用时必须准确知道传递函数的类型,即,是位移、速度,还是加速度传递函数,才能避免出错 文献来源 2、而传递函数的定义是两个分量之比为两个传感器之间优势波的传递函数.它给我们的启发是任取两个已知传感器组成一个传递函数通过分析传递函数的特征可以判断两个分量的优势波和非优势波 文献来源 "传递函数" 在学术文献中的解释
非线性振动汇总讲解
目录 1.两端铰支偏置转子的瞬态涡动分析 (1) 1.1转子动力学模型三维立体示意图：（UG） (3) 1.2转子动力学模型二维平面示意图：（CAD） (4) 1.3导出两端弹性支承刚性薄单盘偏置转子的瞬态涡动微分方程： (5) 1.3.1偏置转子在平动坐标系中的动量矩 (5) 1.3.2在平动坐标系中外力矩的表达 (7) 1.3.3在平动坐标系中定点转动微分方程 (7) 1.4形心稳态自由涡动时的频率方程，画出涡动角速度与自转角速度的关系曲线图： . 8 1.4.1同步涡动的临界转速： (9) 1.4.2稳态自由涡动角速度与自转角速度的关系： (9) 1.4.3涡动角速度与自转角速度的关系曲线如下： (10) 1.5mathematic源代码 (11) 2. 威尔逊-- 法求解等加速时的瞬态涡动幅频特性 (12) 2.1 分析 (12) 2.2 MATLAB编程求解 (16)
两端铰支偏置转子的瞬态涡动分析 已知：设有两端铰支偏置单盘转子，两端的滚动轴承简化为铰支座，弹性轴跨长57,l cm =直径 1.5,d cm =弹性模量62622.110/20.5810/E Kg cm N cm =?=?，材料密度337.810/Kg cm ρ-=?。固定在离支承1/4处的圆盘厚2cm =，直径16D cm =，若不计重力影响与系统阻尼，圆盘的转动惯量近似按薄圆盘计算。?为自转角位移，取222 5.7/35.814/rad s rad s ?π=?=。假设无质量偏心，不计重力影响，外力矩的作用是保证转子作等加速转动。 求： ①画出转子动力学模型三维立体示意图，导出两端铰支承刚性薄单盘偏置转子的瞬态涡动微分方程； ②应用Mathematic 软件求解该转子形心稳态自由涡动时的频率方程，画出涡动角速度与自转角速度的关系曲线图； ③应用Wilson θ-数值方法求解等加速度时的瞬态涡动的幅频特性，并画出涡动振幅与自转角速度的幅频关系曲线图和瞬态涡动响应时间历程曲线。
电子设备组件振动特性与模态分析的研究
电子设备组件振动特性与模态分析的研究 摘要：本文对电子设备组件在振动实验中存在的可靠性问题进行了研究，搭建了实验模态分析系统，研究了振动信号处理和模态参数提取方法，进行了实验模态分析。验证了有限元建模方法的正确性，分析了目标电子设备的动态特性。在此基础上，对电子设备组件进行了简单的硬振设计，提高了它的振动可靠性，为电子设备结构设计人员提供了参考依据。 关键词：电子设备，振动特性，模态分析，抗振设计 电子设备在工作、运输与储存过程中，受到各种机械力一振动、 冲击及摩擦力的作用，其中振动与冲击对设备的危害最大。若设备长期受振动或冲击作用，会产生疲劳损坏，元器件引线或焊点断裂，引起电回路失谐等［1,2］。由于机电系统小型化和轻量化，振动和冲击对机电系统的影响已变得非常突出，因此有必要探索在振动环境中去掉外部减振器的实现方法。本文以电子设备为主要对象，进行模态分析，动力学分析和进行振动实验，并进行相应的减振措施，提高其抗振动和冲击的能力，实现去减振器和结构小型化，达到电子设备硬装的目的。 1模态分析理论基础 模态分析是以振动理论为基础、以模态参数为目标的分析方法，是研究系统的物理参数模型、模态参数模型和非参数模型的关系，并
确定这些模型的理论及其应用的一门学科［3］。模态分析是在振动理论、信号分析、数据处理、自动控制、测试技术与计算机等学科基础上发展起来的新兴学科，20世纪70年代到80年代中期，是模态分析理论及技术实现的成熟阶段，并逐步在各工程领域内应用［4］。由 于计算机技术、高速数据采集系统以及振动传感器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。模态分析提供了研究各种实际结构振动的有效途径 ［5,6］，用模态分析理论通过对试验传递函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，建立起结构物的模态模型。 2电子设备组件模态测试 电子设备整机由多个组件组成，分别对各组件进行测试，这里仅介绍一个组件的测试过程，其他的操作类似，电子设备的组件是集中在铝底板上的组装件。要得到系统的模态参数，必须对被测对象进行实验测试，得到其响应信号，便可以对其进行参数识别，得到所需要的机械特征值。在测试过程中，除了要了解整个测试流程，包括测试平台的搭建，被测对象的装夹，所使用软件的设置等，还要了解如何验证平台以及器件的有效性［7］。 2.1实验测试设备介绍 主要实验仪器有：（1）江苏联能电动力式激振台JZK-40 ；（2）
利用ANSYS随机振动分析功能实现随机疲劳分析.
利用ANSYS随机振动分析功能实现随机疲劳分析 ANSYS随机振动分析功能可以获得结构随机振动响 应过程的各种统计参数（如：均值、均方根和平均频率等），根据各种随机疲劳寿命预测理论就可以成功地预测结构 的随机疲劳寿命。本文介绍了ANSYS随机振动分析功能，以及利用该功能，按照Steinberg提出的基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法进行ANSYS随机疲劳计算的具体过程。 １．随机疲劳现象普遍存在 在工程应用中，汽车、飞行器、船舶以及其它各种机械或零部件，大多是在随机载荷作用下工作，当它们承受的应力水平较高，工作达到一定时间后，经常会突然发生随机疲劳破坏，往往造成灾难性的后果。因此，预测结构或零部件的随机疲劳寿命是非常有必要的。 2．ANSYS随机振动分析功能介绍 ANSYS随机振动分析功能十分强大，主要表现在以下方面： 1.具有位移、速度、加速度、力和压力等PSD类型； 2.能够考虑a阻尼、 阻尼、恒定阻尼比和频率相关阻 尼比；
3.能够定义基础和节点PSD激励； 4.能够考虑多个PSD激励之间的相关程度：共谱值、二 次谱值、空间关系和波传播关系等； 5.能够得到位移、应力、应变和力的三种结果数据： 1σ 位移解，1σ速度解和1σ加速度解； 3．利用ANSYS随机振动分析功能进行疲劳分析的一般原 理 在工程界，疲劳计算广泛采用名义应力法，即以S-N 曲线为依据进行寿命估算的方法，可以直接得到总寿命。下面围绕该方法举例说明ANSYS随机疲劳分析的一般原理。 当应力历程是随机过程时，疲劳计算相对比较复杂。但已经有许多种分析方法，这里仅介绍一种比较简单的方法，即Steinberg提出的基于高斯分布和Miner线性累计损伤定律的三区间法（应力区间如图1所示）： 应力区间 发生的时 间 -1σ ~+1σ68.3%的时间 -2σ ~+2σ27.1%的时间
非线性振动
非线性振动的研究包括理论分析方法和数值分析方法。其中理论分析方法有是沿着两个方向发展，第一是定性方法，第二是定量方法，也称为解析法。 定性方法是对方程解的存在性、唯一性、周期性和稳定性等的研究；定量方法是对方程解的具体表达形式、数量大小和解的数目等的研究。数值方法目前已广泛用于计算非线性振动系统，是一种求解非线性方程的有效方法。 本文在查询相关文献的基础上，对非线性振动理论的分析方法最新研究成果做简要概括和分析比较。 1、平均法 平均法是求解非线性振动最常见和最实用的近似方法之一。其基本思想是设待解微分方程与派生方程具有相同形式的解，只是振幅和相位随时间缓慢变化。将振幅和相位的导数用一个周期的平均值替代，得到平均化方程，求解平均化方程，得到振幅和相位的表达式，从而求解出原方程的近似解析解。 1.1利用平均法分析多自由度非线性振动 平均法主要是用在单自由度非线性振动的分析中，是一种求近似解的方法，虽然精度较低，但可避免繁琐的中间运算，具有便于应用的突出优点。将其推广的到多自由度系统，导出了平均化方程，由此能够得到多自由度非线性振动的幅频特性。 1.2用改进平均法求解自由衰减振动 用平均法求解自由衰减振动方程时，无论是线性阻尼还是平方阻尼，
在阻尼常量很小的情况下，平均法解均有较高的精度。但随阻尼常量的增加，阻尼对振动周期的影响已不能忽略，此时平均法解的结果与实际振动情况有了明显的偏离，需要改进。改进平均法是将待解微分方程的圆频率与派生方程圆频率的差异函数表示为阻尼系数的多项式。 2、FFT多谐波平衡法分析非线性系统 非线性动力系统的响应可能含有几个主导频率，且有可能与激振频率不成倍数关系。现有的单一谐波法和多谐波法仅限于系统响应主导频率为激振频率的非线性系统，因此在某些情况下使用单一谐波法或多谐波法研究非线性系统动力学特性是不可靠的，而基于快速傅立叶变换（FFT）和主导频率的 FFT 多谐波平衡法能够依据所有的主导频率构筑多谐波平衡方程，因此其解析解精确度高，并能广泛适用于单倍周期、多倍周期、与初始条件有关的多解性及拟周期响应等典型的非线性特征响应。 3、等效小参数法求解强非线性系统 等效小参量法是将谐波平衡法和扰动法相结合用于求高阶非线性系 统近似解的一种比较有效的方法，这种方法不仅适用于弱非线性系统，而且适用于强非线性系统，其近似解能较好地反映系统特性。在求解弱非线性系统时，扰动法和等效小参量法均具有较高的精确度，但对于强非线性系统，等效小参量法表现出较明显的优势。 参考文献： 【1】王海期.非线性振动.高等教育出版社.1992
电子产品振动冲击设计
前言 任何产品都处于一定的环境之中，在一定的环境条件下使用、运输和贮存。因此都逃脱不了这些环境的影响。特别恶劣的条件下工作的产品更是如此。产品环境适应性水平高低的源头是环境适应性设计，因此要研制出一个环境适应性好的产品，首先抓的是环境适应性设计，设计奠定了产品的固有环境适应性。 （一）电子产品振动冲击设计现有的标准 两大标准体系： 1、民（商用）标准体系-（国际电工委员会）标准体系 当今国内外在环境适应性规范和标准上有许多标准和方法,但归纳起来为二大体系： 一类是以IEC（国际电工委员会）为主体的国际通用的民用 (商用) 产品的环境适应性规范和标准体系,它是国际贸易中民用 (商用) 产品的环境适应性水平要求的共同语言、统一准则，它是以欧洲资本主义国家为主导制订的，可以说它是欧洲资本主义国家环境适应性现状和水平的反映。 我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将TC50（环境试验）、TC75（环境条件）制订（转化）成环境适应性试验国标（GB/T2423系列标准）与环境适应性条件国标（GB/T4798系列标准）。国标与IEC标准的特点是：环境适应性条件系列化、模拟试验方法（程序）经典、试验再现性高、不确定度好。 2、军标体系 另一类是军用产品的环境适应性规范和标准体系，最有代表性为美国的MIL 标准和英国国防部07-55标准。我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将相同专业的美国MIL标准转换为我国军标，美国军标的特点是工程应用性好，特别是标准中的环境条件要求来自同类产品的平台环境条件。 （二）环境适应性的设计内容 电子设备在运输、储存和使用过程中要经受到多种多样的、错综复杂的环境条件。按对影响产品的环境因素来分，有下面几种环境因素： ①气候条件；②机械条件； ③生物条件；④辐射条件； ⑤化学活性物质；⑥机械活性物质。 1、按对环境适应性设计专业可分为： ①耐高低温设计； ②防潮设计； ③抗振与缓冲设计 ④防生物侵害设计； ⑤防腐蚀设计； ⑥防尘、 ⑦防雨(水)设计； ⑧防太阳辐射设计。 2、环境适应性设计步骤 （1）确定产品寿命期的环境剖面 （2）明确产品的平台环境条件
航空电子设备振动试验与分析
航空电子设备振动试验与分析 【摘要】本文就航空电子设备振动试验，包括试验夹具设计、设备安装、控制点选择及几个关键结构问题的试验分析与结论等方面作一些阐述。 【关键词】振动试验；试验分析 0概述 飞机上航空电子设备所处的机械环境比较恶劣，据国外统计，航空电子设备故障29％～41％由机械负荷的作用引起，元件的失效频度比在实验室条件下(无振动、冲击时的失效频度)大120～160倍，振动引起的元件或材料的疲劳损坏，造成电子产品的失效。航空电子设备防振设计的主要方法有减弱和消除振源、小型化及刚性化、去谐、去耦、增加阻尼，主要手段可以进行有限元建模来分析设备的模态振型，掌握电路板组件和机箱的模态频率和振型，并进行动力响应分析（PSD），在规定的外力载荷或试验的环境载荷条件下分析机箱和电路板组件的各关心部位的响应情况，为合理的元器件布局设计、电路板组件结构设计和机箱结构设计提供依据。振动试验是结构设计分析及验证的重要环节，振动试验的方法关系到试验的正确性与准确性，必须加以重视，研究振动试验方法是进行振动试验的最重要的组成部分。 １振动试验的几个关键问题 １.１夹具 夹具是振动试验的最重要的准备工作，夹具的好坏关系到试验的成功与否，夹具设计与验收遵照以下原则进行。 １.１.１夹具结构要求 材料采用铝合金，对于三维尺寸小于200mm的小型夹具，应为整体机加工结构形式；对于坯料供应困难的较大夹具，优先考虑铸造或焊接，允许螺装和局部焊接，螺装时螺栓间距小于8cm；经常拆卸的夹具，要嵌钢螺套或插销螺套；螺纹连接部位，用高强度厌氧胶粘接；夹具要留有传感器安装位置。 １.１.２夹具性能要求 对电子产品而言，通常夹具和产品的总重小于30kg，要求： a）一阶共振频率 垂直向>700Hz，水平向>450Hz；
随机振动分析
随机振动分析实例 Yunyunsunsun 1 导入几何体。 1.1 启动ANSYS Workbench后点击“browse”，打开安装目录D:\Program Files\ANSYS Inc\v110\AISOL\Samples\Simulation，选中“BoardWithChips”文件后，在Workbench工作窗口中显示如图1所示。 图1 模型图 1.2 在主菜单中将单位设置为Units> U. S. Customary (in, lbm, lbf, °F, s, V, A)。 2 模态分析 2.1 在主菜单“New Analysis”中选择模态分析。在模型树中，点击“Analysis Settings”，在左下角出现的“Details of Analysis Settings”中，将“Max modes to find”设为12，如图2所示。 图2 提取12阶模态图3 固定约束左右两个小孔内壁 2.2 施加固定约束。 将左右两个小孔内壁固定住，如图3所示。 2.3 求解模态分析。 计算完毕后，在“Tabular Data”窗口（如果工作窗口下部不显示说明隐藏在右部）中选中12阶频率（图4-1），右击选中“Create Mode Shape Results”，模型树中自动出现12阶“Total Deformation”（图4-2）；高亮显示模型树中“Solution”，右击选中“Evaluate all results”；
最后高亮显示模型树中所有“Total Deformation”，右击选中“Rename Based on Definiton”，如图4-3所示。 （此步过于详细，大家可根据需要执行） 图4-1 图4-2 图4-3 3 随机振动分析 3.1 在主菜单“New Analysis”选择“Random Vibration”，点击“Initial Condition Environment”后面的黑三角，选择“Modal”，如图5-1所示。 图5-1 图5-2 3.2 点击“Analysis Settings”，默认情况下“Number of Modes To Use”，选择所有模态，此处也可根据需要设置模态阶数，如图5-2所示。 3.3 施加PSD 基础激励载荷 将鼠标放置在“Analysis Settings”上右击插入“PSD Base Excitation”，点击“Load Data”后的黑三角，选择“New PSD Load”，如图6-1所示，弹出窗口如图6-2所示，选择PSD载荷类型为PSD G Acceleration，点击OK按钮。
第四章 电子设备的减振与缓冲
第四章---电子设备的减振与缓冲． 第四章电子设备的减振与缓冲 4．1振动与冲击对电子设备的危害 4.1.1 机械作用的分类 电子设备在使用和运输过程中，不可避免地会受到振动、冲击等机械力的作
用，具体有以下四种类型。 1.周期性振动 这是指机械力的周期性运动对设备产生的振动干扰，并引起设备作周期性往复运动。 表征周期性振动的主要参数有：振动幅度和振动频率。 2.非周期性干扰——碰撞和冲击 这是指机械力在作非周期性扰动对设备的作用。其特点是作用时间短暂，但加速度很大。根据对设备作用的频繁程度和强度大小，非周期性扰动力又可分为： （1）碰撞设备或元件在运输和使用过程中经常遇到的一种冲击力。这种 冲击作用的特点是次数较多，具有重复性，波形一般是正弦波。 （2）冲击设备或元件在运输和使用过程中遇到的非经常性的、非重复性 的冲击力。。其特点是次数较少，不经常遇到但加速度大。 表征碰撞和冲击的参数：波形、峰值加速度、碰撞或冲击的持续时间、碰撞时间、碰撞次数等。 3.离心加速度
这是指运载工具作非直线运动时设备受到的加速度。 4.随机振动 这是指机械力的无规则运动对设备产生的振动干扰。随机振动在数学分析上不能用确切的函数来表示，只能用概率和统计的方法来描述其规律。随机振动主要是外力的随机性引起的， 4.1.2 振动与冲击对电子设备的危害 上述四种机械作用均会对电子设备造成影响，其中危害最大的是振动与冲击，如果结构设计不当，就会导致电子设备的损坏或无法工作。 它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极． 限强度而破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。 振动和冲击电子对电子设备造成的危害具体表现在： 1．没有附加锁紧装置的接插装置会从插座中跳出来，并碰撞其他元器件而造成破坏。
随机振动案例讲解
辽宁工程技术大学力学与工程学院随机振动分析案例分析 题目工作中钻机钻杆的随机 振动分析 班级理力13-1班姓名 学号 指导教师苏荣华 成绩 辽宁工程技术大学 力学与工程学院制
辽宁工程技术大学 摘要： 孔底岩石表面凹凸不平，使得工作中的钻杆产生垂直方向的位移变动，岩石表面的凹凸不平是随机的，它对钻机产生随机激励，钻杆会产生随机振动。利用现代随机过程理论和已知的振动理论方法，可弄清具体的孔底反作用力。这样，就可用数学方法来确定钻头齿同孔底互撞时牙轮钻机钻杆的幅频特性和它的共振状态。根据线性累积疲劳损伤理论，便可估计钻杆的窄带随机疲劳平均寿命。关键词：随机振动；钻机钻杆；寿命估计
随机振动案例分析 工作中钻机钻杆的随机振动分析 一、钻机的工作原理 钻机（drill）是在地质勘探中，带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。又称钻探机。主要作用是带动钻具破碎孔底岩石，下入或提出在孔内的钻具。可用于钻取岩心、矿心、岩屑、气态样、液态样等，以探明地下地质和矿产资源等情况。 牙轮钻机钻孔时，依靠加压、回转机构通过钻杆，对钻头提供足够大的轴压力和回转扭矩，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用。牙轮在孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石，有一定压力和流量流速的压缩空气经钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆和孔壁的环形空间不断地吹至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。 二、工作时的随机激励 孔底岩石表面凹凸不平，使得工作中的钻机产生垂直方向的位移变动，岩石表面的凹凸不平是随机的，它对钻机产生随机激励。如果这种激励过大，将导致驾驶员感到不适，同时也导致结构产生疲劳破坏。 孔底岩石表面凹凸不平，使得工作中的钻杆产生垂直方向的位移变动。岩石表面的凹凸不平是随机的，它对钻机产生随机激励，钻杆会产生竖向随机振动。利用现代随机过程理论和已知的振动理论方法，可弄清具体的孔底反作用力。这样，就可用数学方法来确定钻头齿同孔底互撞时牙轮钻机钻杆的幅频特性和它的共振状态。 三、钻杆随机振动分析 1.钻杆结构 钻杆可简化成杆的竖向振动模型
非线性振动
非线性振动 期 末 作 业 任课老师： 姓名： 学号： 专业： 课程：非线性振动
非线性振动的理论研究方法 非线性振动是指恢复力与位移不成正比或阻尼力不与速度一次方成正比的系统的振动。尽管线性振动理论早已相当完善，在工程上也已取得广泛和卓有成效的应用，但在实际问题中，总有一些用线性理论无法解释的现象。一般说，线性模型只适用于小运动范围，超出这一范围，按线性问题处理就不仅在量上会引起较大误差，而且有时还会出现质上的差异，这就促使人们研究非线性振动。 通过理论分析对非线性振动进行研究是目前最有效最基本最直接的方式。理论研究分析最主要的任务是通过理论的研究分析来揭示各类非线性系统振动的基本理论和主要特点。非线性振动理论研究分析的最重要的数学工具就是微分方程。学者们在微分方程发展过程中发现用初等函数表达方程解的可能性极为有限之后，出现了三个比较重要的方向。其一是引入新的函数作为解的表达，并研究这些函数的性质和数值解。非线性振动中有个别的问题就可以用这种方法来求解方程，例如摆的大幅振动解用椭圆函数表达。然而这方面的例子是极为有限的。这就说明只有极少数非线性微分方程能够求出方程的解，所以通常必须用近似的求解方法求出非线性微分方程的近似解，这就需要用到求解非线性微分方程的两个最基本的方法，这就是定性方法和定量方法。定性理论不通过解的表达式来研究分析解的性质，比如利用几何法作出微分方程所定义的积分曲线，运用稳定性理论引入另外的函数中，通过它们去研究解的性质。把常微分方程定性理论与非线性振动联系起来主要应归功于前苏联的Andronov等建立起来的学派。这些学者们把定性理论用来解决电学和力学中出现的大量非线性振动问题。定性理论在发展的过程中，一方面在理论上形成了许多讨论奇点、周期解、极限环的定理、判据等，一方面形成了一些实用的作图方法，例如等倾线法、Lienard法、点映射等。 求解非线性微分方程近似解的方法中定量分析的方法包括数值解法以及解析法。定量分析方法中的解析法是最基本的分析研究方法，使用解析法来进行研究分析最主要的任务是通过理论的研究分析来揭示各类非线性系统振动的基本理论和主要特点。使用解析方法法求解非线性微分方程近似解的方法有：频闪法、平均法、小参数法、多尺度法、渐近法、谐波平衡法等研究分析方法。下面简单叙述一下几种分析非线性振动的方法：
电子设备的隔振技术及减振器选型资料
电子设备的隔振技术及减振器选型 1、概述 电子设备受到的机械力的形式有多种，其中危害最大的是振动和冲击，它们引起的故障约占80%。它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强度而破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。系统的振动特性受三个参数的影响，即质量、刚度和阻尼。对于电子设备的振动和冲击隔离来说，隔振系统的质量一般是指电子设备的质量，而刚度和阻尼则由设备的支撑装置提供。在机械环境的作用下，尤其是在舰船、坦克、越野车辆、飞机等运载工具中，设备及其内部的电子器件、机械结构等都难以承受振动冲击的干扰。 表1 各种运载工具振动、冲击和离心加速度参数 单位：g9.8m/s2
为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响，通常采取两种措施：a) 通过材料选用和合理的结构设计，增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力；b) 在设备或元器件上安装减振器，通过隔离振动与冲击，有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。 2、隔振技术 2.1隔振 隔振就是通过在设备或器件上安装减振装置，隔离或减少它们与外界间的机械振动传递。 在电子设备与基础之间安装弹性支承即减振器，以减少基础的振动对电子设备的影响程度，使电子设备能正常工作或不受损坏；这种对电子设备采取隔离的措施，称为被动隔振。一般情况下，仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。 被动隔振系数： 振动来自基础，其运动用U=U o sin(ωt)表示，也是周期振动。被动隔振也可用隔振系数η表示其隔振效果，它的含义是被隔离的物体振幅与基础振幅之比（或是振动速度幅值、加速度幅值的比值），可用下式计算： η＝x O/ U O =｛［１＋４ξ2（f／f o）２］／［１－（f／f o）２］２＋４ξ2（f／f o）２｝０．５（1）式中x O——物体的垂向振幅(m)； U O——基础的垂向振幅(m)。 式中f――振动力的频率（ＨＺ）；
---电子设备的减振与缓冲
第四章电子设备的减振与缓冲 4．1振动与冲击对电子设备的危害 4.1.1 机械作用的分类 电子设备在使用和运输过程中，不可避免地会受到振动、冲击等机械力的作用，具体有以下四种类型。 1.周期性振动 这是指机械力的周期性运动对设备产生的振动干扰，并引起设备作周期性往复运动。 表征周期性振动的主要参数有：振动幅度和振动频率。 2.非周期性干扰——碰撞和冲击 这是指机械力在作非周期性扰动对设备的作用。其特点是作用时间短暂，但加速度很大。根据对设备作用的频繁程度和强度大小，非周期性扰动力又可分为： （1）碰撞设备或元件在运输和使用过程中经常遇到的一种冲击力。这种冲击作用的特点是次数较多，具有重复性，波形一般是正弦波。 （2）冲击设备或元件在运输和使用过程中遇到的非经常性的、非重复性的冲击力。。其特点是次数较少，不经常遇到但加速度大。 表征碰撞和冲击的参数：波形、峰值加速度、碰撞或冲击的持续时间、碰撞时间、碰撞次数等。 3.离心加速度 这是指运载工具作非直线运动时设备受到的加速度。 4.随机振动 这是指机械力的无规则运动对设备产生的振动干扰。随机振动在数学分析上不能用确切的函数来表示，只能用概率和统计的方法来描述其规律。随机振动主要是外力的随机性引起的， 4.1.2 振动与冲击对电子设备的危害 上述四种机械作用均会对电子设备造成影响，其中危害最大的是振动与冲击，如果结构设计不当，就会导致电子设备的损坏或无法工作。 它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强
度而破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。 振动和冲击电子对电子设备造成的危害具体表现在： 1．没有附加锁紧装置的接插装置会从插座中跳出来，并碰撞其他元器件而造成破坏。 2．电真空器件的电极变形、短路、折断；或者由于各电极作过多的相对运动而产生噪声，不能正常工作。 3．振动引起弹性元件产生变形，使具有触点的元件（电位器、波段开关、插头座等）产生接触不良或开路。 4．指示灯忽亮忽暗，仪表指针不断抖动（或指针脱落），使观察人员读数不准，视觉疲劳。 5．当零部件的固有频率和激振频率相同时，会产生共振现象。例如，可变电容器极片共振时，会使电容量发生周期性变化等。 6．安装导线变形及位移，使其相对位置改变，引起电感量和分布电容发生变化，从而使电感电容的耦合发生变化。 7．机壳和基础变形，脆性材料（如玻璃、陶瓷、胶木、聚苯乙烯）断裂。 8．防潮和密封措施受到破坏。 9．锡焊和熔焊处断开，焊锡屑掉落在电路中间而造成短路故障。 10．螺钉、螺母松开甚至脱落，并撞击其它零部件，造成短路和破坏。有些用来调整电气特性的螺丝受振后会产生偏移。 由此看出，振动与冲击对电子设备的影响是多方面的，一般振动引起的是元器件或材料的疲劳损坏，而冲击则是由于瞬时加速度很大而造成元器件或材料的强度破坏；振动引起的故障约占80%，冲击引起的故障约占20%。 4．2减振和缓冲基本原理 为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响，通常采取两种措施：a) 通过材料选用和合理的结构设计，增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力；b) 在设备或元器件上安装减振器，通过隔离振动与冲击，有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。 4.2.1隔振的基本原理
三自由度齿轮传动系统的非线性振动分析
收稿日期:20030710 基金项目:航空科学基金项目(02C53019)资助 作者简介:刘晓宁(1976-),男(汉),山东, 博士研究生 刘晓宁 文章编号:100328728(2004)1021191203 三自由度齿轮传动系统的非线性振动分析 刘晓宁,王三民,沈允文 (西北工业大学,西安 710072) 摘 要:在建立三自由度齿轮间隙非线性动力学模型的基础上,利用增量谐波平衡法获得了受到参数激励和外部谐波激励的三自由度齿轮传动系统模型的周期响应,包括稳定和不稳定的周期轨道,并利用Floquet 理论研究其稳定性、分岔类型,对系统的参数变化进行分析,研究了系统通向混沌的倍周期分岔道路和拟周期分岔道路,绘制了系统周期解分岔图。关 键 词:齿轮转子轴承传动系统;增量谐波平衡法;Floquet 理论中图分类号:TH13 文献标识码:A N onlinear Vibrations of 32DOF G eared R otor 2B earing System LI U X iao 2ning ,W ANG San 2min ,SHE N Y un 2wen (N orthwestern P olytechnical University ,X i ′an 710072) Abstract :The incremental harm onic balance (IH B )method is used to obtain periodic m otions of a 32DOF non 2linear m odel of a geared rotor system subjected to parametric and external harm onic excitations.The stability of the periodic m otions is investigated by the Floquet theory ,the bifurcation behavior is traced.Parametric studies are performed to understand the effect of system parameters such as excitation frequency on the nonlinear dy 2namic behaviors. K ey w ords :G eared rotor bearing system ;Incremental harm onic balance (IH B )method ;Floquet theory 齿轮传动是应用最为广泛的一种机械传动形式。在齿轮传动系统中,由于齿侧间隙、支承间隙、时变刚度等因素的存在,导致系统产生强非线性振动,这种振动往往表现为系统的分叉、混沌振动现象,会对机械传动系统的工作性能和可靠性产生很大影响。因此,齿轮传动非线性系统的非线性振动研究引起了广泛的关注[2～5]。 从齿轮传动系统间隙非线性动力学研究来说,大部分的研究都是借助数值方法探讨系统分叉、混沌等现象的存在。增量谐波平衡法(IH B )作为求解非线性微分方程周期解的解析方法,具有精度高,适用于求解周期激励问题的特点,尤为重要的是能够求解出混沌吸引子内部的不稳定周期轨道,这也恰恰是实现混沌控制的目标稳定轨道。 本文综合利用增量谐波平衡法和数值方法研究三自由度齿轮传动系统的动态特性,考察系统参数对动态性能的影响,并结合应用Floquet 理论探讨了通向混沌的倍周期和拟周期分叉道路。 1 三自由度齿轮转子轴承系统的间隙非线性模型及方程 图1 三自由度非线性齿轮传动系统模型 如图1所示的三自由度非线性齿轮传动系统模型,齿轮部分包括齿轮惯量I g 1和I g 2,齿轮质量m g 1和m g 2,基圆直径d g 1和d g 2。齿轮啮合由非线性位移函数f h 和时变刚度 k h (t - ),线性粘性阻尼c h 描述。轴承和支撑轴的模型则由 等效的阻尼元件和非线性刚度元件表述。阻尼元件具有线 第23卷 第10期 机械科学与技术 V ol.23 N o.10 2004年 10月 MECH ANIC A L SCIE NCE AND TECH NO LOGY October 2004
电子产品震动测试方案分析解析
更改记录: 1.目的 对我厂电子产品的震动测试制定各种标准。 2.适用范围 我厂所有产品的振动测试，例如：主板，显卡，U盘，SD/CF卡，MP4,笔记本等。 3.参考文件
SUPER振动控制系统简体中文使用手册 Standard ASTM D4728 2006 4.振动设备 型号：EV106电磁式振动试验系统 系统构成 4.4.1 D类功率放大器 SA5K1台 4.4.2 电磁式激振发生器 VG600-25 1台 4.4.3 冷却风机（含金属风管1根和卡箍两件） BL600 1台 4.4.4 振动控制器（正弦sine&随机random） VCS 1台 4.4.5 垂直振动平台 VT660 1台 4.4.6 保护系统 PAMP1-SPWM 1台 4.4.7 系统加速规 Charge type 1台 图一 5.各种电子产品的震动测试标准 5.1卡通箱 5.1.1卡通箱里的产品可以是我们厂的所有产品，包括主板，显卡，USB,SD, CF,MP4和笔 记本等。这个振动测试主要是模拟在运输中受到的振动,所以包装必须是出货前的状态。 5.1.2振动标准 对于卡通箱的振动标准我们可参考Standard ASTM D4728 2006中汽车和飞机运输的 振动标准。 Truck Air Frequency(Hz) Level(g2/Hz) Frequency(Hz) Level(g2/Hz) 1 0.00005 2 0.0002 4 0.01 12 0.01 16 0.01 100 0.01 40 0.001 300 0.00001
200 0.00001 Over all 0.52 1.05 level(grms) 汽车的震动谱图如图二所示，飞机运输的谱图如图三所示。 图二 图三 5.1.3卡通箱的固定 如图四所示，将卡通箱固定好。
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。
结构振动疲劳研究的总结报告
结构振动疲劳研究的总结报告 南京航空航天大学振动工程研究所刘文光 （一）研究现状 疲劳作为结构失效的主要形式，它是指材料、零件和构件在交变载荷作用下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹、并使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。早在19世纪中叶，随着蒸汽机的发明和铁路建设的发展，研究人员发现机车车轮结构在远小于其静强度极限载荷时发生交变应力破坏现象，由此提出并发展了不同于结构静强度破坏的结构疲劳破坏问题。由于工业、交通和国防技术的发展，结构疲劳失效问题遍布在航空、航天、能源、交通、建筑、化工等诸多领域，促使抗疲劳设计得到深入的发展和广泛的应用。另外，我们很容易发现在结构疲劳破坏问题中包含了一类重要的现象，那就是当交变载荷的频率与结构的某一阶（甚至某几阶）固有频率一致或比较接近时，结构将会发生共振，这时一定的激励将会产生更大的响应，使结构更加易于产生破坏。这类振动疲劳问题，说明结构的疲劳失效与结构的振动响应密切相关。为了揭示结构的疲劳失效与结构振动响应之间的内在规律，需要利用结构动力学的理论加以研究。 在工程实际中，结构受到外部激励总会产生不同的振动响应，因此，绝大部分结构的疲劳失效都与振动有关，实际上可以归结为振动疲劳问题。振动疲劳的研究是科学技术发展的必然要求，同时也是结构疲劳失效理论与结构动力学理论相结合的必然结果。迄今为止，很少有人系统地研究过振动疲劳问题。有关文献中即使提到振动疲劳一词，不同的学者也给出了不同的定义。文献[1]作者认为“振动疲劳是结构所受动态交变载荷(如振动、冲击、噪声载荷等)的频率分布与结构固有频率分布具有交集或相接近，从而使结构产生共振所导致的疲劳破坏现象，也可以直接说成是结构受到重复载荷作用激起结构共振所导致的疲劳破坏。所以只有结构在共振带宽内或其附近受到激励导致的共振破坏才属于振动疲劳破坏，否则都属于静态疲劳问题。”文献[2]作者认为：“当振动频率与结构模态频率相当时，即可视为振动疲劳问题；如果频率远小于结构模态频率时(频率在几或十几)，就是普通疲劳问题；当振动频率远大于结构模态频率，以至于与声波频率相当时，即可视为声疲劳进行处理。”文献[3]作者在其博士论文中也提到振动疲劳一词，它指出振动疲劳与噪声和频率有关，但没有揭示振动疲劳的内在本质。上述每一种定义，它都指出了振动疲劳与结构的固有频率、交变载荷的变化频率有关。为了进一步明确振动疲劳的含义，本文将振动疲劳定义为：“振动疲劳是指结构的疲劳破坏与结构的振动响应（包括结构固有频率、交变载荷变化频率、振动幅值、振动相位和结构的振型等模态）密切相关的失效现象，其破坏机理与静态疲劳破坏一致，它包括低频振动疲劳、共振振动疲劳和高频振动疲劳。” 上世纪60年代，S.H.Crandall[4]首先提出了振动疲劳的定义，它指出：“振动疲劳是指振动载荷作用下产生的具有不可逆且累积性的结构损伤或破坏。”这一定义对传统的疲劳理论，它并没有带来显著的改变，也没有涉及振动疲劳现象的动力学本质。之后，国内外陆续有部分学者展开了一些相关方面的研究。例如，文献[6]作者将高频振动实验方法引入非金属类桩基材料的疲劳损伤力学研究领域，对花岗岩、C30混凝土等非金属材料进行高频振动疲劳试验，描述该类材料在稳定状态下的循环应力应变特性，通过实验研究载荷幅值与振动频率对材料特性的影响，研究平均载荷与振幅比值对材料疲劳曲线的影响；文献[7]作者研究了装备中的小口径管道的振动疲劳问题；文献[8]作者利用有限元法，基于功率谱密度函数，在频域内分析了随机振动载荷作用下的疲劳破坏；文献[9]作者对国内外几十年来形成的主要的振动疲劳分析方法进行了归纳整理，为飞机设计和维修提供振动疲劳的设计与分析技术支持文献。还有很多研究人员[10~15]分别从不同的角度研究了振动疲劳问题。