Ansys培训随机振动分析
Workshop – 起始页
• From the WorkBench Project Launcher start Simulation.
–
if already in Simulation use >
随机振动分析
定义和目的
什么是PSD? • PSD是激励和响应的方差随频率的变化。
– PSD曲线围成的面积是响应的方差. – PSD的单位是 方差/Hz (如加速度功率谱的单位是
G2/Hz). – PSD可以是位移、速度、加速度、力或压力.
随机振动分析
定义和目的
输入:
– 结构的自然频率和阵型 – 功率谱密度曲线
分析. • Steps: 进行模态和随机
振动分析，并显示结果.
随机振动分析
随机振动分析流程
打开, Tower.dsdb.
• Browse to not in list
随机振动分析
随机振动分析流程
• 打开分析向导…
随机振动分析
随机振动分析流程
• 利用分析向导可以简单 地建立分析流程.可以看 到运行随机振动分析之 前需要进行模态分析. Nhomakorabea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
2. Click OK, thus accepting the default number of modes
3. Choose the U.S. inch pound unit system.
– “Units > U.S. Customary (in, lbm, lbf, …)”
1
2 3
Workshop – 前处理-壳体厚度
– The data points can be entered for each Freq & Amplitude, or a function can be entered.
Acceleration
A2
A3
A1 A4
F1 F2
F3
F4
Frequency
Workshop – 假定
• The Girder has fixed constraints along all lower edges.
输出:
– 1s位移和应力 （用于疲劳分析）.
随机振动分析
Workbench随机振动功能
• 载荷:
– 单点激励
• 得到结果:
– 相对或绝对的1s 输出 – 整体结构的结果，可以进行云图显示. – 1s位移, 速度或加速度
• 后处理:
– 1s 可以进行云图显示.
随机振动分析
随机振动分析流程
• Model: 输电铁架 • Analysis: 地面激励PSD
• The Girder geometry consists of surface
•
For training purposes, choose “No: do not save any items”
• Once in Simulation click on >Geometry>From File… to browse for and open girder.agdb
Workshop – 设置
随机振动分析
随机振动分析流程
• 点击OK可以看到如图所示信息 • 当提示“Specify Number of Modes” ，输入12
随机振动分析
随机振动分析流程
• 下一步是插入约束，插入fixed support.
随机振动分析
随机振动分析流程
• 模态分析结束. • 可以查看模态结果，如右图所示. • 可以查看动画.
Workshop – 目标
• 目标是研究桁架结构的振动特性. • 这个练习将检查钢结构桁架由于加速度谱产生的
位移和应力.
• PSD谱可分为加速度、速度和位移.
• The spectrum will typically be measured during physical tests or documented in a written specification relating to the system or component.
1. When the Geometry has loaded, choose “Random Vibration” from the Map of Analysis Types
1. Note, the map will automatically highlight “Modal” too since modal is a precursor to Random Vibration simulation.
随机振动分析
随机振动分析流程
• 选择激励方向为Y. • 选择Solve. • 求解结束后可以查看结果，可以选择1sigma到3sigma结果.
随机振动分析
随机振动分析流程
• 如果列出了结果 • 更改阻尼比为0.05，查看结果.
随机振动分析
随机振动分析流程
• 按阻尼比0.05重新计算.
练习
• 查看如图所示桁架结构在加速度PSD激励下的响 应
随机振动分析
定义和目的
• 和确定性谱分析不同，随机振动不能用瞬态动 力学分析代替.
• 应用基于概率的功率谱密度分析，分析载荷作 用过程中的统计规律
Image from “Random Vibrations Theory and Practice” by Wirsching, Paez and Ortiz.
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随机振动(PSD) 分析
主要内容
• 定义和目的 • Workbench随机振动分析功能 • 分析流程
随机振动分析
定义和目的
什么是随机振动分析
– 基于概率的谱分析. – 典型应用如火箭发射时结构承受的载荷谱，每次发射
的谱不同，但统计规律相同.
Reference: Random vibrations in mechanical systems by Crandall & Mark
Ansys培训-随机振动分析
8. >Insert>Sizing bodies)
(for slender
1. In Details, Replace “Default” size with 2 (inches)
2. RMB in Graphics Window, >Select All
3. But then hold <CTRL> and LMB single
随机振动分析
随机振动分析流程
• 点击OK可以看到如图所示信息 • 当提示“Specify Number of Modes” ，输入12
随机振动分析
随机振动分析流程
• 下一步是插入约束，插入fixed support.
随机振动分析
随机振动分析流程
• 模态分析结束. • 可以查看模态结果，如右图所示. • 可以查看动画.
Workshop – 环境
11. For the lower edges of the truss, highlight the “Modal” branch in the
11
Outline and
>Insert
>Fixed Supports.
12. Switch to edge selection mode as
输出:
– 1s位移和应力 （用于疲劳分析）.
随机振动分析
Workbench随机振动功能
• 载荷:
– 单点激励
• 得到结果:
– 相对或绝对的1s 输出 – 整体结构的结果，可以进行云图显示. – 1s位移, 速度或加速度
• 后处理:
– 1s 可以进行云图显示.
随机振动分析
随机振动分析流程
• Model: 输电铁架 • Analysis: 地面激励
ansys疲劳可靠性及随机振动分析
ANSYS疲劳分析
5. 调入载荷步计算并储存节点应力分量
Main Menu>General Postproc>Read Results>First Set(Next Set) Main Menu>General Postproc>Fatigue>Store Stresses>From rst File
ANSYS疲劳分析
3. 定义材料应变强化指数M和N
Main Menu>General Postproc>Fatigue>Property Table>Elas-plas Par
ANSYS疲劳分析
4. 定义关键点及应力集中系数
Main Menu>General Postproc>Fatigue>Stress Locations
！定义载荷变量 ！设置实常数 ！定义材料参数
！建立平面 ！建立中间圆孔面 ！面的布尔操作 ！设置单元划分的分段数 ！定义单元为四边形 ！网格自由划分 ！划分网格 ！结束前处理
ANSYS可靠性分析
二．进入概率分析模块，选定分析文件
Main Menu>Prob Design>Analysis File>Assign
ANSYS可靠性分析
② 显示输入随机变量的采样曲线
（Main Menu>Prob Results>Sampl History）
ANSYS可靠性分析
③ 显示输入随机变量的累计概率分布曲线
（Main Menu>Prob Results>CumulativeDF）
ANSYS可靠性分析
④ 还可以显示输出随机变量的概率敏感图以及输出随机变 量和输入随机变量的相关性等。
ANSYS Mechanical 动力学_L05_随机振动
29 © 2016 ANSYS, Inc.
September 23, 2016
…PSD 曲线拟合
• 为了解决拟合优度问题： • 点击弹出的载荷数据选项，并选择改良的拟合
• 如果插值点在拟合优度近似中可用则显示
30 © 2016 ANSYS, Inc.
September 23, 2016
E. 求解设置
• 这些随机振动同时包含了所有频率 • 这些频率的振动幅值随时间随机变化
• 我们需要一些方法来描述和衡量这些激励
5
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September 23, 2016
…定义和目的
• 如果幅值持续变化，如何评估一个随机激励
• 重点关注：在给定频率范围内，激励的幅值确实持续变化，但对很多 过程而言，其均值趋向于保持相对稳定
ANSYS Mechanical 动力学技术专题培训
随机振动分析
1
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September 23, 2016
简介
在这一章中，将介绍随机振动分析 本章内容： A. 什么是随机振动 B. 功率谱密度 PSD C. 理论概述 D. PSD 曲线拟合 E. 求解设置 F. 作业4
• PSD 曲线定义为分段线性频率表，并以如下方式在对数空间下绘制
• 曲线拟合多项式用于曲线的积分解析表达式 • 为了得到较好的拟合，在连续点间的 PSD 值应在一个数量级内变化
28 © 2016 ANSYS, Inc.
September 23, 2016
…PSD 曲线拟合
• 一旦输入了载荷，图中提供一种 颜色标识以指示每一区段 • 绿色：认为值可信和准确 • 黄色：警告提示，认为产生 的结果不可信不准确 • 红色：产生的结果不可信。 建议你在求解前改变 PSD 输 入载荷
论ANSYS随机振动分析在铁道车辆中的应用
本文利用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件对车辆 轴端一悬 吊件 及其优 化结构进 行 有限元仿真分析 ， 检验改零件 的疲 劳可靠性。
２ 悬 图 １ 有 限元 模 型
优 化 后 结 构
２ ． １有 限元 模 型 图 １为两种结 构 的有限元 模 型， 模型采用六面体单元离散。优 化前模 型共离散为 １ ５ ９ ５ ８ 个节点 ，
表 Ｉ 是结构优化前后各项性能指标 的对 比。
３结论 Ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ａ ｎ ｄ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ［ ｓ ］ ．Ｇ ｅ ｎ ｅ ｖ ａ ，Ｓ ｗ ｉ ｔ ｚ ｅ ｒ ｌ ａ ｎ ｄ ：Ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ
Ｉ １ ３ ８ ８ 个单 元 ； 优 化后模 型共 离散 为 １ １ ８ ８ ２个节点 ， ８ ５ ４ １ 个单元 。 其 中约束在图中的质 量单元处 。 ２ ． ２计算流程 ａ ． 定 义载荷 和边界条件 ， 在模 型中建立约束节点 ， 根据实际情 况 建立 载荷 和质量点 ， 并建组 ； 优 化 后 结 构 优 化 前 结构 ｂ ． 进行 模态求解 ， 根据结构 所 图２ Ｖ ｏ ｎ Ｍｉ ｓ ｅ ｓ应 力 云 图 处 的位置 （ 轴端 或构架 端部等 ） 选 择 需 要计 算 的 阶数 或截 止 频率 ， 表 １ 结构 优 化 前 后 各 项 性 能 指 标 通 常构架端 部悬 吊件 的截 止频率 可选择 １ ０ ０ ＨＺ ，轴端 悬 吊件的截 止频率可选择 ２ ５ ０ Ｈ Ｚ ； Ｃ ． 获得普解 ， 输 入 ｘ、 Ｙ、 ｚ三 个方 向的功率谱密 度及对 应的频 率值【 ： １ 并进行求解计算 ； ｂ ． 对于悬 吊件的设计 ， 要尽量使重心的位置更靠近约束位 置 ， 结 ｄ ． 模态合并 ， 通过设置有效 的阀值将 每一 阶扩展模 态在结构 中 构偏短粗而非 细长 ； 的最大位移响应和应力合并并计算 ； ｃ ． 结构 的一 阶 固有 频率 为 ２ ２ ３ ． ３ ２ Ｈ Ｚ和 ４ ９ ８ ． １ ３ Ｈ Ｚ ， 也就是 说在 ｅ ． 查 看计算结果 ， 查看载荷 步 ３的应力值及载 荷步 ４ 、 ５的位移 这个点会 产生大 的变形 ， 即在该点会发生共振 。 值， 并导出节点的结果 列表 ； 参 考 文 献 ２ ． ３计算 结 果 １ 】 赵岩 ， 张亚辉 ， 林 家浩． 车 辆 随 即振 动 功 率谱 分析 的 虚 拟 激 励 法概 图 ２是 载荷 步 ３ 计 算的 Ｙ ｏ ｎ Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 应力 云图 ， 本文采用 基于高 ［ Ｊ ］ ． 应 用数 学和力学 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ４ （ ２ ） ： １ ０ ７ 一 ｌ ｌ ７ ． 斯分布 的三 区间法和 Ｍｉ ｎ ｅ ｒ 定律进行计算 。并根据 Ｓ － Ｎ曲线Ｄ １ 图谱 述［ ［ ２ ］ Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ３ ７ ３ － ２ ０ １ ０ ， Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ — Ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ — 获得耐疲劳次数 。
随机振动分析实例
ANSYS 动力分析(18) - 随机振动分析- 实例(1)2010-09-26 07:41:23| 分类：ANSYS 动力分析| 标签：随机振动实例模型飞机机翼psd|举报|字号订阅PSD 实例：模型飞机机翼的随机振动说明：确定由于施加在机翼根部的Y 向加速度PSD，在模型飞机机翼中造成的位移和应力。
假设机翼在Z=0 处固支。
操作指南1. 清除数据库并读入文件wing. inp 以创建几何模型和网格。
2. 定义材料属性：弹性模量= 38000 psi 泊松比= 0.3密度= 1.033E-3/12 lbf-sec2/in4 = 8.6083E-53. 施加边界条件。
提示：选择在areas 上施加位移约束，拾取Z=0 处所有的Areas，约束所有自由度。
4. 定义新分析为Model，使用Block Lanczos 方法，抽取和扩展前15 个自然模态。
然后求解Current LS。
5. 查看模态形状，如图为前 4 阶振型。
6. 使用所显示的 PSD 谱，执行 PSD Spectrum 分析。
首先定义分析类型为 Spectrum分析类型为 PSD，使用全部模态，计算单元应力：注意激活“Calculate elem stresses”选项。
7. 在基础上施加指定的 PSD 谱 (注意：确保 PSD 的单位是 G2/Hz)。
施加 Y 向激励 (方法是：在基础节点上施加单位 Y 向位移)。
设置常阻尼比 0.02：设置有关参数–重力加速度值注意：响应谱类型选择 Accel (g**2/Hz)，否则后面的 PSD 谱应该输入实际加速度值：定义 PSD 谱表格：绘制 PSD 谱表格曲线以检查输入值：激活和设置模态组合参数：选择所有模态。
设置计算内容：计算各模态的参与因子:在输出窗口中可以看到参与因子的计算结果：求解：10. 在一般后处理中，查看相对位移和应力 (载荷步 3)。
首先查看 Results Summary：载荷步 3 为 set 17查看载荷步 3 的相对位移和应力：在 Read Results 中读取载荷步 3 的结果：使用 By set Number，输入 Data Set Number 为 17。
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。
Ansys培训_随机振动分析汇总
DYNAMICS 11.0
A2
A3
Acceleration
A1 A4
F1
F2
F3
F4
Frequency
Workshop – 假定
• 和确定性谱分析不同，随机振动不能用瞬态动 力学分析代替. • 应用基于概率的功率谱密度分析，分析载荷作 用过程中的统计规律
DYNAMICS 11.0
Image from “Random Vibrations Theory and Practice” by Wirsching, Paez and Ortiz.
定义和目的
输入:
– 结构的自然频率和阵型 – 功率谱密度曲线
Training Manual
DYNAMICS 11.0
输出:
– 1s位移和应力 （用于疲劳分析）.
• 载荷:
– 单点激励
Training Manual
• 得到结果:
– 相对或绝对的1s 输出 – 整体结构的结果，可以进行云图显示. – 1s位移, 速度或加速度
Training Manual
DYNAMICS 11.0
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
Training Manual
打开, Tower.dsdb.
Training Manual
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。
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： 1位移解，1速度解和
1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。
随机振动分析实例
ANSYS 动力分析(18) - 随机振动分析- 实例(1)2010-09-26 07:41:23| 分类：ANSYS 动力分析| 标签：随机振动实例模型飞机机翼psd|举报|字号订阅PSD 实例：模型飞机机翼的随机振动说明：确定由于施加在机翼根部的Y 向加速度PSD，在模型飞机机翼中造成的位移和应力。
假设机翼在Z=0 处固支。
操作指南1. 清除数据库并读入文件wing. inp 以创建几何模型和网格。
2. 定义材料属性：弹性模量= 38000 psi 泊松比= 0.3密度= 1.033E-3/12 lbf-sec2/in4 = 8.6083E-53. 施加边界条件。
提示：选择在areas 上施加位移约束，拾取Z=0 处所有的Areas，约束所有自由度。
4. 定义新分析为Model，使用Block Lanczos 方法，抽取和扩展前15 个自然模态。
然后求解Current LS。
5. 查看模态形状，如图为前 4 阶振型。
6. 使用所显示的 PSD 谱，执行 PSD Spectrum 分析。
首先定义分析类型为 Spectrum分析类型为 PSD，使用全部模态，计算单元应力：注意激活“Calculate elem stresses”选项。
7. 在基础上施加指定的 PSD 谱 (注意：确保 PSD 的单位是 G2/Hz)。
施加 Y 向激励 (方法是：在基础节点上施加单位 Y 向位移)。
设置常阻尼比 0.02：设置有关参数–重力加速度值注意：响应谱类型选择 Accel (g**2/Hz)，否则后面的 PSD 谱应该输入实际加速度值：定义 PSD 谱表格：绘制 PSD 谱表格曲线以检查输入值：激活和设置模态组合参数：选择所有模态。
设置计算内容：计算各模态的参与因子:在输出窗口中可以看到参与因子的计算结果：求解：10. 在一般后处理中，查看相对位移和应力 (载荷步 3)。
首先查看 Results Summary：载荷步 3 为 set 17查看载荷步 3 的相对位移和应力：在 Read Results 中读取载荷步 3 的结果：使用 By set Number，输入 Data Set Number 为 17。