HyperWorks在基于频域的振动疲劳分析中的应用

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基于频域法的随机振动疲劳加速试验设计

基于频域法的随机振动疲劳加速试验设计

基于频域法的随机振动疲劳加速试验设计张方;周凌波;姜金辉;王轲【摘要】基于结构疲劳寿命频域分析法中的Bendat法和Dirlik法,通过理论推导分析证明并建立了随机振动疲劳试验中激励谱量级、响应应力水平和疲劳寿命之间的线性关系式.基于有限元仿真的分析结果,提出了一种利用此等效关系进行加速试验激励谱量级确定的方法.算例表明,该加速方法可缩短试验时间,为改进设计和提高质量等工作提供参考依据.【期刊名称】《振动、测试与诊断》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】6页(P659-664)【关键词】振动疲劳;随机振动;加速试验;频域法;寿命估算【作者】张方;周凌波;姜金辉;王轲【作者单位】南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京,210016;南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京,210016;南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京,210016;南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京,210016【正文语种】中文【中图分类】V215.5;TH113.1航空飞行器在起飞、机动和着陆等过程中都会产生或经受复杂的振动激励,特别是随机振动激励,引起相关的振动环境问题,如设备适应性与人员舒适性、可靠性、结构的振动疲劳与耐久性等[1]。

因此,对加筋板等典型航空结构进行随机激励下的振动疲劳寿命分析,在航空飞行器的设计、制造、使用和维护等阶段都具有重要意义[2-3]。

结构的疲劳寿命分析方法主要有两种[4]:a.基于统计计数的时域分析法;b.基于功率谱密度(power spectral density,简称PSD)函数的频域分析法。

频域分析法通过有限元分析或实际测量得到结构危险点处应力响应的PSD函数,利用统计原理获得相应PSD函数的相关参数,再结合应力的概率密度函数,选取适用的累积损伤准则及破坏判据进行疲劳寿命估计。

相对于时域分析法[5],频域分析法具有方法简便、计算量小和无需繁琐循环计数等优点,特别是在疲劳循环载荷含动力学载荷特征时只能采用频域法进行处理,因而在汽车、机械和航空航天等领域得到广泛的重视[6-8]。

HyperWorks在汽车行业中的应用- 振动噪声

HyperWorks在汽车行业中的应用- 振动噪声

HyperWorks在汽车行业中的应用- 振动噪声
汽车振动、噪声、舒适性仿真分析(NVH)需要大规模、非常复杂的有限元模型。

模型包括数百万的单元、大量的零部件和物理特性,及零件之间的各种连接。

Altair HyperWorks提供强大易用的工具帮助克服建模、求解和结果可视化过程中的各种挑战。

∙行业领先的建模工具,可处理NVH建模中各种独特问题
∙RADIOSS求解器具有很高的求解速度、精度和可靠性
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∙完善的优化方案可实现从求解到优化驱动设计
感受为什么世界上这么多汽车工程师接受HyperWorks作为碰撞和安全条件下主要的结构设计工具。

通过频域信号进行疲劳分析

通过频域信号进行疲劳分析

中国机械工程科技期刊CHINA MECHANICAL ENGINEERING1998年11月第9卷第11期基于功率谱密度信号的疲劳寿命估计Andrew Halfpenny 林晓斌译摘要简单回顾当前存在的从功率谱密度信号计算疲劳寿命的方法,并将说明Dirlik方法能给出与传统时域疲劳计算方法最为接近的结果。

关键词疲劳分析功率谱密度随机加载频率分析中国图书资料分类法分类号TP202传统上根据时域载荷信号求得疲劳损伤,这种时域信号通常是应力或应变。

用时域信号表达周期性载荷很方便,但是用它准确地描述随机加载过程却需要非常长的信号记录。

对于有限元分析来说,处理很长的时域加载信号非常困难。

随机加载条件下的疲劳计算可用另一种方法,即根据压缩的频域信号,随机载荷及响应信号用功率谱密度(PSD)函数分类,动态结构模拟成为一个线性传递函数。

获取一个功率谱密度应力信号通常比获取一个时域应力信号要容易,以一个复杂有限元模型的动态分析为例,进行一个快速的频率响应(传递函数)分析比进行一个时域瞬态动力分析要方便,因为后者的计算量很大。

海上石油工业在80年代初期就遇到这样一个问题:一个石油钻井平台是一个非常复杂的结构,受随机风力及海浪的冲击,一个典型的设计分析也许要考虑70多种施加在结构上的载荷组合。

因为这些载荷是随机的,并且是动态的激发结构,所以使得分析变得更加复杂。

对于这种情况,人们已经证明在时域中进行瞬态动力分析是不可能的。

一个基于频域的有限元分析能够大大简化这个问题。

设计人员现在可以在有限元模型上进行频率响应分析,以求取波高和结构中应力之间的传递函数。

然后将这一传递函数乘以波高功率谱密度,即可获取应力功率谱密度。

为了能将这些快速频域技术用于疲劳分析,我们需要一种方法,从应力功率谱密度推出疲劳损伤。

本文将首先简单回顾时域应力—寿命(S—N)分析技术,然后介绍基于频域的分析方法,最后给出一个比较研究。

1 时域S—N分析方法任何一个疲劳分析总是从结构或零部件的响应开始。

基于频域法的随机振动载荷下飞机结构疲劳分析

基于频域法的随机振动载荷下飞机结构疲劳分析
第 4 第 1期 空



学 学 报
Vo . 4 No 1 14 .
Fe b. 2 2 01
to a t c J u n l fNa j g Uni e st fAe o a tc Asr n u is o r a n i v r iy o r n u is & o n
结果 。
关 键 词 : 率谱 密度 ; 功 随机 栽荷 ; 动 疲 劳 ; 限元 分 析 振 有
中 图分 类 号 : 2 V2 4 文 献标 识 码 : A 文 章 编 号 : 0 52 1 ( 0 2 0 — 0 2 0 1 0 —6 5 2 1) 10 3— 5
An l s s o r r f t u t r l Fa i u a y i f Ai c a tS r c u a tg e Und r Ra o Vi r to e nd m b a i n
d ni , S 估 算 结 构振 动 疲 劳 的一 种 新 的 计 算 方 法 。 先 对 结 构 进 行 频 率 响 应 计 算 , 到 结 构 的 传递 函数 ; e s y P D) t 首 得 将
此传递 函数 与输入 的功率谱相乘 , 获得 结构的应力功率谱 密度 ; 再结合材料参 数 , 选择合 适的疲劳损伤模 型, 刺
Lo di g s d o nf r a i n i e u n y Do a n a n s Ba e n I o m to n Fr q e c m i
M e g nTa n Fa o,H u Yu yu
( c n lg ne Chn it nI d sr n AicatGru Te h oo y Ce tr, iaAvai n u tyXia rr f o p,Xia o n,7 0 8 ,Chn ) 109 ia

基于Hyperworks的某SUV前副车架强度疲劳性能优化研究

基于Hyperworks的某SUV前副车架强度疲劳性能优化研究

10.16638/ki.1671-7988.2020.16.012基于Hyperworks的某SUV前副车架强度疲劳性能优化研究胡永然,吴静,黄勤*(江西五十铃汽车有限公司产品开发技术中心,江西南昌330100)摘要:前副车架是SUV底盘关键承载部件,对整车性能有重要影响,文章针对某SUV车型前副车架进行了极限强度和台架疲劳工况CAE分析和研究,然后进行了台架刚度测试和强度工况测试,CAE分析和台架试验结果表明,此SUV前副车架刚强度和抗疲劳性能满足目标要求。

关键词:前副车架;疲劳强度;性能优化中图分类号:U462.1 文献标识码:B 文章编号:1671-7988(2020)16-33-03Study On Fatigue Strength Of Front Subframe Of Suv With HyperworksHu Yongran, Wu Jing, Huang Qin*( Product Development & Technical Center, Jiangxi-Isuzu Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330100 )Abstract:The front subframe is the key load-bearing part of the SUV chassis, which has an important impact on the performance of the whole vehicle. In this paper, the CAE analysis and Research on the ultimate strength and fatigue condition of the front subframe of an SUV are carried out, then, the stiffness test and strength test are carried out. The results of CAE analysis and bench test show that the rigidity, strength and fatigue resistance of the SUV front subframe meet the target requirements.Keywords: Radiator Bracket; Fatigue Strength; Bench TestCLC NO.: U462.1 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2020)16-33-031 引言随着国家经济高速发展,人民的生活水平日益提高,乘用车尤其SUV销量也得到快速发展,与此同时,人们对于SUV的舒适性要求也越来越高。

hyperworks功能简介

hyperworks功能简介

Altai‎r Hyper‎W orks‎功能简介一 .综合评价其为企业级‎C A E平台‎,集成设计与‎分析多种工‎具,拥有开放性‎体系和可编‎程工作平台‎,可提供顶尖‎的C AE建‎模、可视化分析‎、优化分析、以及健壮性‎分析、多体仿真、制造仿真、以及过程自‎动化。

二. 软件模块表1 Hyper‎W orks‎软件模块分‎类1、OptiS‎truct‎结构优化设‎计工具,提供拓扑、形貌、形状、尺寸等优化‎解决方案2、前后处理(1)Hyper‎M e sh高性能、开放式有限‎单元前后处‎理器,主要用于模‎型处理。

相对其它软‎件,具有更为强‎大的网格划‎分能力。

提供几乎所‎有主流商业‎C A D系统‎和C AE求‎解器接口。

CAD接口‎如P roE‎,CATIA‎,IGES,UG等。

CAE接口‎如a nsy‎s,optis‎t ruct‎,abaqu‎s,nastr‎a n,dyna,ideas‎等(2)Motio‎n View‎通用多体动‎力学仿真及‎工程数据前‎后处理器,拥有丰富的‎车身模型库‎并支持二次‎开发。

(3)Hyper‎G raph‎仿真和实验‎结果的后处‎理绘图工具‎,拥有丰富的‎求解器和实‎验数据接口‎、数学函数库‎并支持后处‎理模块定制‎,实现数据处‎理自动化。

(4)Hyper‎V iew完整的结果‎后处理工具‎,可处理有限‎元分析、多提系统仿‎真、视频和工程‎数据。

(5)Hyper‎S tudy‎为健壮性设‎计开发的参‎数化研究和‎多约束优化‎工具应用:实验设计(DOE)、随机仿真和‎优化技术3、求解器(1)OptiS‎t ruct‎/Analy‎s is有限元分析‎求解器,具有快速而‎精确的特点‎应用:用于线性静‎态和频率响‎应分析的求‎解(2)Motio‎n Solv‎e多体动力学‎分析求解器‎应用:刚体和柔体‎耦合分析求‎解(3)Radio‎s s应用:安全技术、生物仿真技‎术和车辆安‎全评价技术‎(4)Hyper‎Crash‎应用:主要用于碰‎撞仿真4、制造工艺仿‎真(1)Hyper‎F orm钣金冲压成‎成形仿真工‎具,兼模具设计‎、管料弯曲成‎形和液压成‎形仿真模块‎(2)Hyper‎X trud‎e合金材料挤‎压成形仿真‎工具(3)Forgi‎n g锻压方针(4)Moldi‎n g注塑成型仿‎真(5)Frict‎ion Stir Weldi‎n g模拟摩擦激‎光焊接三.软件应用1、拓扑优化:在给定的设‎计空间内寻‎求最佳的材‎料分布,载荷到约束‎的传力路径‎上材料得到‎保留。

HyperWorks在国防中的应用-静态分析,振动及噪声分析

HyperWorks在国防中的应用-静态分析,振动及噪声分析

HyperWorks在国防中的应用-静态分析,振动及噪声分析
静态分析,振动及噪声分析
Altair Hyperworks拥有业界领先的包括应力分析,刚度分析,热分析以及疲劳分析在内的强大的静态分析能力。

同时,作为一个完备的仿真分析平台,Altair HyperWorks亦为用户提供了模态分析,频率响应分析以及声场分析等振动与噪声领域的分析功能。

Radioss是世界领先的用于疲劳,NVH和各种强度分析的求解器。

Altair的前后处理器允许通过模板驱动的方法,自动化进行模型建立,简化模型子结构并进行分析。

此项功能帮助用户节约更多的时间,用以投入到优化设计的环节,使产品功能最终满足设计需求。

Adams软件文档资料集锦续(三)

Adams软件文档资料集锦续(三)

数据对模型进行了验证.验证结果表明,该模型具有很好的可信度,可以用来研
究在碰撞条件下头颈部的动力学响应特性.
15.基于响应面理论的重型车平顺性优化 2014中国汽车工程学会年会用户论文集:驾驶室悬置的优化设计能够有效地 改善车辆的平顺性。本文采用ADAMS/VIEW建立用于平顺性分析的重型车多体 动力学模型。选择驾驶室悬置性能参数作为优化变量,在OPTIMUS软件平台拟
处理和分析,并与大量的ABS 实车道路试验数据对比,改进模型准确度,获
得正确可行的ABS 仿真控制模型,为加速开发ABS 控制算法奠定了基础。
11.大客车空气悬挂部件对侧倾稳定性影响的仿真研究.pdf 用adams建立客车侧倾稳定性试验仿真模型,分析研究了某6127型客车前空气 息架横向稳定杆及其橡胶村套、后空气悬架推力杆及其橡胶衬套对侧倾稳定 性的影响,以及橡胶衬套刚度变化对客车侧倾稳定性影响的敏感程度,所得
仿生机构进行建模,并通过Adams和Solidworks对建立的模型进行动力学与静
力学仿真。仿真结果表明,仿生机械足可以很好地模拟骆驼足的功能并保证结
构安全可靠。
20.衬套刚度对悬架C特性及瞬态操纵稳定性的灵敏度研究 基于Isight软件并与ADAMS和MATLAB软件联合仿真,研究衬套刚度对悬架C特性 和整车瞬态操纵稳定性的影响。改变传统的反复修改衬套刚度而进行研究的 方式,实现仿真的多工况分析和批处理,得出在不同加载工况下悬架的柔性特 性指标与衬套刚度之间的关系,阐明了衬套刚度对瞬态响应指标影响的内在规
4.固体火箭发动机整形装备研制 以固体火箭发动机整形机床为研究对象,研究了固体火箭发动机药柱安全加工 工艺,完成了整形机床机械结构的设计,用Pro/E软件绘制了机床各个零件的三 维图和装配图。并用AutoCAD软件绘制了机床的二维装配图和需要加工零件的 二维零件图。由于火箭药柱狭长,内部加工空间有限,本机床采用了主轴可偏 转机构来解决这个难题。但是当主轴偏转一定角度后,其绕自身轴线的回转速 度和加速度会产生波动。
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关键词:HyperWorks 振动 疲劳 频域方法 累加损伤 Abstract: Shaker-based vibration durability tests have been drawing increasing attention. This
paper studies the fatigue problem associated with a common vibration durability test called ‘sine sweep test’, and further introduces the procedure of performing a fatigue-life analysis in the HyperWorks environment by using frequency-domain method. In essence, the frequency-domain method for fatigue-life analysis is based on an assumption which assumes that the cumulative damage ratio is the accumulation of individual damage ratios. In this paper, we first obtain the frequency response function of Von Mises stress of a structure in OptiStruct, then convert the Von Mises stress spectrum into damage ratio by invoking a user defined HyperMath function according to a given S-N curve, and finally determine the cumulative damage by adopting the utility ‘Linear Superposition’ in HyperView. We also investigate the effect of the frequency interval on the accuracy of the result and find that performing a numerical integration in HyperGraph is more efficient than the method ‘Linear Superposition’ for determining the maximum cumulative damage ratio of a structure.
Altair 2013 技术大会论文集
HyperWorks 在基于频域的振动疲劳分析中的应用 Vibration-fatigue-life Analysis Using Frequencydomain Method in the HyperWorks Environment
吴振 刘强 马叶红 (奥托立夫(上海)汽车安全系统研发有限公司 上海 201807)
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Altair 2013 技术大会论文集
vibrational environment that a structure is exposed to in the real world, and then to verify whether the structure has failed or not after the test. For today’s automobile industry, there exists a large number of test specifications (including both ISO standards and customer test specifications) dictating in detail the test setup along with the acceptance criteria for vibration durability tests on various auto parts. This means that surviving a specified vibration test is one of the necessary requirements for designing an auto part. Vibration will induce fluctuating stress which will in turn result in a type of failure displayed in the form of crack or rupture. This type of failure is referred to as fatigue[1]. In view of this, when an auto part is at the stage of design, engineers may ask: ‘Can this part survive the vibration durability test? How long will this part perform until fatigue occurs?’ These two questions yield the main goal of this paper - vibration-fatigue-life analysis. This paper first introduces some basic knowledge about the theoretical backgrounds that we employed for fatigue-life analysis. Different from other existing fatigue analysis methods which mainly focus on time-domain data, this paper views the problem from a different perspective, that is, from the view of frequency domain. We call this method ‘frequency-domain method’. Subsequently, the paper shows how to employ this method to perform a fatigue-life analysis in the HyperWorks environment. In particular, this paper illustrates the method by studying a common vibration durability test, known as sine-sweep vibration durability test (or sine sweep in abbreviate). The procedure can be described as follows: (1) Develop the finite element model, setup the load step, and calculate the frequency response function (FRF) of stress in OptiStruct; (2) Code a user defined HyperMath function prescribing the material law of fatigue according to a given S-N curve; (3) View the result in HyperView, and, by employing the HyperMath program, convert (Von Mises) stress which is expressed in the frequency domain to material damage ratio which is also expressed in the frequency domain; (4) By using the utility “Linear Superposition” in HyperView, the damage ratio in the frequency domain can be cumulated together, and then the overall damage ratio called ‘cumulative damage ratio’ is derived. This damage ratio represents the cumulated damage in the structure after one sweep of sine-swept vibration test; (5) Point out the weak point of the structure and estimate the fatigue-life.
2 THEORETICAL BACKGROUNDS FOR VIBRATION-FATIGUE-LIFE ANALYSIS
Generally speaking, there exist two methods for vibration-fatigue-life analysis. One method focuses on real time-domain data, while the other concentrates on frequency-domain data. Though the time-domain method is beyond the scope of this paper, a better understanding of it will help us to appreciate the merits of its frequency-domain counterpart. For the fatigue-life analysis based on the time-domain method, it follows the following procedure: (1) Obtain the time history of the applied load or the enforced displacement; (2) Perform a transient or quasi-static calculation, and derive the time history of stress; (3) By the use of Rainflow counting method, determine the peak stress and count the corresponding number of stress cycles; (4) Using the above data along with the material S-N curve, the cumulative damage ratio is finally obtained. It must be noted that, since the time-2-
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