fesafe随机振动psd文件编写
某军用电子机柜随机振动仿真分析
某军用电子机柜随机振动仿真分析【摘要】为验证某军用电子机柜振动可靠性，本文采用ANSYS Workbench 有限元软件对其结构动力学特性进行了研究。
首先进行了模态分析，在此基础上进行了随机振动的加速度PSD（Power Spectral Density）分析，得到了机柜的应力分布云图、形变云图和功率谱密度响应曲线。
分析表明：该型电子机柜的设计满足总体设计要求。
【关键词】军用电子机柜；模态分析；随机振动；PSD1.引言现代战场的作战情况变得越来越复杂，这对我们设计电子机柜提出了更高的要求。
电子机柜作为电子元器件的承载体，其自身结构的刚、强度及动态性能将直接影响系统工作的可靠性。
现阶段的电子机柜结构往往依靠经验进行设计，大多研究只停留在电子机柜的静态特性分析上，关于动态特性的研究较少。
本文从工程应用出发，采用ANSYS Workbench有限元仿真软件，对在研电子机柜柜体进行了模态分析和随机振动分析，以便在结构的方案设计阶段就预估机柜的薄弱环节，为机柜的动态优化设计提供依据。
2.随机振动分析原理随机振动的激励是不确定和不可预估的，在相同条件下也不可重复，其分析是一种基于概率统计学的谱分析技术。
它求解的是在随机激励作用下的位移、应力等的概率分布情况[1]，即其分析的输入、输出都具有随机概率特性。
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[2]。
定义平稳随机过程x（t）的功率谱密度：（1）表示振动能量在各角频率上的分布密度情况，它与轴之间的面积等于该过程的方差Dx，即：（2）随机振动分析中功率谱密度[3][[4][5]（Power Spectral Density，PSD）记录了结构对随机激励响应的概率统计。
功率谱密度分析流程为：（1）进行有限元建模；（2）进入加载及求解模块，进行模态分析，设置主自由度、扩展模块，并进行求解；（3）再进入求解模块，进行谱分析，设置分析类型为功率谱密度（PSD），给出分析中所需要的各种参数以及设置；进入后处理模块，计算随机振动响应PSD值。
有关谐响应、谱、随机振动的总结文档
定义和目的
谐响应分析用于设计： • 旋转设备（如压缩机、发动机、泵、涡轮 机械等）的支座、固定装置和部件； • 受涡流（流体的漩涡运动）影响的结构， 例如涡轮叶片、飞机机翼、桥和塔等。
定义和目的
为什么要作谐响应分析？ • 确保一个给定的结构能经受住不同频率的 各种正弦载荷（例如：以不同速度运行的 发动机）； • 探测共振响应，并在必要时避免其发生 （例如：借助于阻尼器来避免共振）。
查看结果
1.绘制结构上的特殊点处的位移-频率曲线 2.确定各临界频率和相应的相角 3.观看整个结构在各临界频率和相角时的位移和应力
典型命令: /POST26 NSOL,… PLVAR,...
查看结果
确定各临界频率 和相角
• 用图形显示最高振幅 发生时的频率； • 由于位移与施加的载 荷不同步（如果存在 阻尼的话），需要确 定出现最大振幅时的 相角； – 要进行上述工作， 首先要选择振幅+ 相位选项。
谱分析
什么是频谱？ 用来描述理想化系统对激励响应的曲线，此响应可以是加 速度、速度、位移和力; 例如：考虑安装于振动台上的四个单自由度弹簧质量系统 它们的频率分别是f1，f2，f3及f4，而且f1<f2<f3<f4。
1 2 3 4
谱分析
• 如果振动台以频率f1激振并 且四个系统的位移响应都被 记录下来，结果将如右图所 示 • 现在再增加频率为f3的第二 种激振并记录下位移响应， 系统1及3将达到峰值响应 • 如果施加包括几种频率的一 种综合激振并且仅记录下峰 值响应，就将得到右图所示 的曲线，这种曲线称为频谱， 并特称为响应谱
*AFUN,DEG FK,… F,… SFA,… SFL,… SFE,… SF,…
施加谐波载荷并Leabharlann 解规定谐波载荷时要包括：振幅和相角 频率 不同频率载荷具有不同的幅值时的处理 方法
随机振动分析
随机振动分析实例Yunyunsunsun1 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。
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。
有关谐响应、谱、随机振动的总结文档
305
307
谐响应分析实例
节点305、 307在y向的 位移响应 紫色：307 蓝色：305
预应力谐响应分析
分为四个步骤 1.定义单元类型、材料属性、建模 2.进入求解器，指定分析类型——静力分析,施加约 束和预应力，定义预应力分析，求解。 3.重新进入求解器(必须显式地，退出再进入)，定 义谐响应分析，删除预应力载荷，施加谐波载荷， 求解。 4.查看结果 注意：第2、3步中均开启预应力效应(PSTRES,ON)。
/SOLU ANTYPE,HARMIC,NEW HROPT,FULL HROUT,ON LUMPM,0
选择分析类型和选项
设置阻尼参数
从α -阻尼、β -阻尼和阻尼比中选 取 阻尼比最常用
GUI: MainMenu >Solution>Load Step Opts>Time/ Frequenc >Damping
预应力谐响应分析实例
张紧的吉他弦的谐响应分析 输入文件:presharmonic.cmds
Y向谐波激励
126N预紧力
预应力谐响应分析实例
预应力对响应(节点16，uy)的影响
无预应力
有预应力
谱分析
什么是谱分析？ • 是模态分析的扩展，用于计算结 构对地震及其它随机激励的响应 • 在进行下述设计时要用到谱分析： − 建筑物框架及桥梁 − 太空船部件 − 飞机部件 − 承受地震或其它不稳定载荷的结 构或部件
u
f u
f u
f
谱分析
• 响应谱反映了激励的频率特征，因而可用于计算结构对 相同激励的响应 • 一般步骤如下： 1.对于结构的每一个模态，计算在每一个方向上的参与系数 γ i， γ i 是衡量该模态在那个方向上的参与程度（ANSYS 在所有的模态分析中都进行这一步的考虑，不管是否有 响应谱的输入） 2.接着，按Ai=Si γ i *计算每一个模态的模态系数Ai，其中Si 指的是模态 i的频谱值
fesafe基础培训资料02
fe-safe软件基础培训资料02第二天培训内容1.Fe-safe有限元分析流程演示讲解一个有限元模型的疲劳分析计算流程，主要内容包括有限元结果读入、载荷历程定义、材料定义、算法指定、结果输出与查看等内容。
1.1. 实例图示为在其中心位置开有一圆孔的薄板，薄板一端固定，另一端承受在1个工作循环内承受P=50Mpa、-50Mpa、50Mpa交替变化的动压力，试用ANSYS+fe-safe软件计算：（1）该薄板能工作多少次循环？（2）若要使该薄板经过10E7次循环不破坏，则载荷应如何进行比例缩放？已知参数为：薄板长L=1m、高H=0.5m、厚T=0.005m、圆孔半径R=0.13m、拉应力P=50MPa；薄板为钢材，其材料牌号为SAE-950C-Manten，弹性模量E=2.03×1011Pa、泊松比ν=0.3、密度ρ=7850kg/m3。
分析步骤1：先在ANSYS环境，施加50Mpa载荷作一个静力分析；见文件fatigue01.txt。
分析步骤2：在fe-safe环境，打开有限元模型（file.rst）、定义载荷历程比例数据为：1、-1、1，指定材料（SAE-950C-Manten）、算法（Brown-Miller/finite life/morrow）、结果输出(指定fos输出)等后进行相关计算。
计算结果：最大主应力为222Mpa；最小寿命对数为6.412（寿命为2.58E6个循环）；规定寿命下的载荷因子为0.85。
见下图图1 薄板受力示意图薄板主应力计算结果薄板疲劳寿命计算结果薄板强度因子(FOS)计算结果2.学员练习从上述计算过程可以看出，在fe-safe中进行有限元模型的疲劳分析要涉及如下工作内容：读入有限元计算结果；指定载荷历程；指定模型材料、指定其它分析选项等。
具体内容将在后续讲解。
3.软件功能与界面3.1. 模块介绍含fe-safe（含safe4fatigue）、safe4fatigue、fe-safe/TMF、fe-safe/TURBOlife、VerityTM in fe-safe等模块。
workbench随机振动实例
第N章随机振动案例下面介绍对一个任意模型加载中国军用标准中振动试验标准所规定的功率密度谱来演示ANSYS WOKBENCH 14.0 机械设模块动力学分析中随机振动分析模块的基本操作过程。
1.5.1案例介绍本案例主要参考了GJB150.16-1986：《中华人民共和国国家军用标准--军用设备环境试验方法--振动试验》。
其部分内容如下：“本标准规定了军用设备振动试验方法，是制订军用设备技术条件或产品标准等技术文件的相应部分的基础和选则依据”。
根据标准第2.3.1条规定，“作为固紧货物的设备通过陆地、海上或空中运输时都将遇到这种环境。
陆上运输环境比海上或空中更为严重，而且所有海上或空中运输的前后都将包括陆上运输，因此以陆上运输来作为基本运输环境。
陆上运输环境包括公路运输和铁路运输，而公路运输比铁路运输更为严重因此以公路运输来作为运输环境。
公路运输的环境是一种宽带振动，它是由于车体的支撑、结构与路面平度的综合作用产生的。
设备的运输一般是指从制造厂到用户以及用户之间所经受的典型环境。
这些运输科分为两个阶段，公路运输和野战任务运输野战任务运输通常是由双轮拖车，2.5~10T的卡车，半拖车和（或）履带车来完成，典型举例是500KM。
路面条件差，在战斗环境下将经历恶劣的路面和原始地形”。
由于野战运输环境下的功率密度谱的振动更强，故笔者选用了标准中规定了第一类设备在“基本运输环境”中第98，99页“双轮拖车环境”的功率密度谱。
本次通过使用军用标准中激励相对较强的功率密度谱进行分析，可以体现较为严格的环境从而更完整的展示结构在随机振动激励下的各种响应情况。
1.5.2启动Workbench并建立分析项目(1) 打开ANSYS WORKBENCH 14.0，并双击Toolbox（工具箱）→Analysis System（分析系统）→Model（模态分析），如图-1所示。
（2）单击Random Vibration（随机震动）模块，按住鼠标并将其拖动到项目管理区分析项目A6 Solution（分析）中。
随机振动分析流程
• 操Байду номын сангаас流程
1. 设置工作路径，方便保存结果文件
• 操作流程
2. 设置“Frequency”分析步，求解模态。设置最大分析频率（maximum frequency of interest）或最大模态值 （number of eigenvalues requested）。由于Abaqus采用的是基于模态叠加法的随机振动分析，因此需首先进行模态 分析提取结构的特征频率。
6. 在第一个分析步，即模态分析步，输出S（否则会报错：Output request for MISES/RMISES in a random response step not preceded by stress request in *frequency step），第二个分析步输出均方根应力RMISES（MISES 应力的均方根值）。
3. 根据实际情况，设置模型的位移边界条件或弹簧边界。
4. 查看计算结果，确保一阶模态频率满足要求，低阶频率的振型无异常，并记录模态总阶数以供第二个分析步 使用。
5. 设置“Random respond”分析步。其中，“Lower / Upper Frequency”根据PSD曲线的最小/最大频率设置； Number of points 是各特征频率间的计算点，默认20，该值越大，得到的RMS值越精确；Bias 是20个频率点的偏 置参数，该值大于1时，频率计算点向区间两端密集靠拢，默认3；“Start / End Mode”根据模态阶数的计算结 果设置；Critical damping fraction 是阻尼参数，若缺少阻尼，则特征频率附近的响应将无限大。
9. 计算完成。一般而言，材料在随机振动中的许用应力以3σ为原则，其值为屈服应力的1/3（若以屈服作为失效 判定），但由于分析无法模拟接触和冲击，得到的RMISES值偏低，故须对许用应力值进行修改，该修改值应 以实际情况和以往试验结果为标准进行重新定义。
随机振动与信号分析(研究生大作业)试验报告
课程：《随机振动与信号分析》作业题目：动力特性测试报告小组成员：专业方向：结构工程学院名称：土木工程学院指导老师：****** 教授2014 年7月目录第一章实验目的 (3)第二章实验原理 (3)第三章实验仪器及操作步骤 (7)3.1 实验仪器 (7)3.2 实验步骤 (9)第四章实验数据处理及分析..................................................... 错误！未定义书签。
4.1振动信号的预处理 ............................................................ 错误！未定义书签。
4.1.1快速傅里叶变换（FFT）.................. 错误！未定义书签。
4.2.2消除趋势项 ............................. 错误！未定义书签。
4.2.3平滑处理 ............................... 错误！未定义书签。
4.2振动信号的频域分析........................................................ 错误！未定义书签。
4.2.1平均周期图方法 ......................... 错误！未定义书签。
4.2.2自功率谱密度函数 ....................... 错误！未定义书签。
4.2.3互功率谱密度函数 ....................... 错误！未定义书签。
4.2.4频响函数 ............................... 错误！未定义书签。
4.2.5相干函数 ............................... 错误！未定义书签。
4.3振动信号的模态分析 (20)第五章数据统计分析 ................................................................. 错误！未定义书签。
电动汽车动力电池包随机振动试验开发
电动汽车动力电池包随机振动试验开发汪双柱【摘要】电动汽车动力电池包振动试验是电池包安全性能验证的重要部分.文章基于试验场采集的路谱数据和车辆道路试验规范,基于等损伤原则,计算合成动力电池包加速振动试验所需要的随机目标谱(PSD).考虑到振动试验台的有效频率限制,对目标谱进行优化和简化,得到了合理可用的振动试验输入PSD谱.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)010【总页数】4页(P32-35)【关键词】动力电池包;随机振动;PSD;加速试验【作者】汪双柱【作者单位】福建省汽车工业集团云度新能源汽车股份有限公司,福建莆田351111【正文语种】中文【中图分类】U469.7当前，在国家的大力推动之下，电动汽车成为我国汽车工业发展的一大趋势，各个汽车厂家都投入到电动汽车的竞争当中。
动力电池包作为电动汽车的核心部件之一，其安全性能也是衡量电动汽车产品竞争力的重要指标，也是用户关注的热点之一。
动力电池包在车辆行驶过程中一直承受随机振动载荷，其振动可靠性的验证是电池包安全性能验证的重要部分，一直是行业内关注的重点之一。
国内普遍按照《电动汽车用锂离子动力电池安全要求》送审稿中的相关条款规定对动力电池进行振动试验验证。
该标准将代替GB/T 31467.3-2015，并升级成为强制标准。
部分车企除采用国家标准进行振动试验外，还基于试验场或用户路谱数据开发出相应车型的电池包加速振动试验方案，二者共同纳入动力电池包设计验证计划（DVP），其相互关系如图1所示。
本文利用试验场采集的道路载荷谱及车辆道路试验规范，对动力电池包进行振动响应和疲劳损伤谱分析；然后，基于等损伤原则，合成加速振动试验所需要的随机目标谱（PSD），在不过度加速的原则下，检验验证；最后，对随机目标谱进行优化和简化，得到了合理可用的振动试验输入PSD谱。
为了准确得到动力电池包目标PSD谱，需要测量车辆在道路试验的各个路段中电池包与车身安装点附近的加速度信号。
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Fesafe随机振动PSD文件编写
1. 什么是Fesafe随机振动PSD文件？
Fesafe随机振动PSD文件是一种用于描述随机振动信号特性的文件格式。
PSD是Power Spectral Density的缩写，表示功率谱密度。
Fesafe是该文件的制定者和标准化组织，致力于提供可靠的随机振动数据。
2. Fesafe随机振动PSD文件的结构
Fesafe随机振动PSD文件采用文本格式，具有以下基本结构：
•文件头部：包含文件的基本信息，如文件版本、创建日期、单位等。
•数据段：包含振动信号的频率和对应的功率谱密度值。
下面是一个示例：
# Fesafe随机振动PSD文件
## 文件头部
- 文件版本：1.0
- 创建日期：2022-01-01
- 单位：m/s^2/Hz
## 数据段
频率(Hz) PSD(m/s^2/Hz)
1 0.01
2 0.02
3 0.03
...
3. Fesafe随机振动PSD文件的生成方法
Fesafe随机振动PSD文件的生成通常包括以下几个步骤：
1.确定振动信号的频率范围和分辨率。
2.选择合适的随机振动模型，如高斯白噪声模型、AR模型等。
3.根据选择的模型，生成相应的随机振动信号。
4.对生成的振动信号进行FFT变换，得到频域表示。
5.计算频域表示的功率谱密度。
6.将频率和功率谱密度值写入Fesafe随机振动PSD文件。
4. Fesafe随机振动PSD文件的应用
Fesafe随机振动PSD文件在工程领域中具有广泛的应用，主要用于以下方面：
•结构动力学分析：通过将随机振动PSD文件作为输入，对结构进行动力学响应分析，评估结构的抗震性能。
•振动环境模拟：将随机振动PSD文件用作振动台试验的输入信号，模拟真实振动环境，评估产品的可靠性和耐久性。
•振动信号合成：将多个随机振动PSD文件进行线性叠加，生成复杂的振动信号，用于工程设计和测试验证。
5. Fesafe随机振动PSD文件的注意事项
在使用Fesafe随机振动PSD文件时，需要注意以下几点：
•确保文件的版本和单位与实际需求一致。
•根据具体的应用场景，选择合适的频率范围和分辨率。
•确保所选的随机振动模型与实际情况相符。
•在使用随机振动PSD文件进行分析时，应根据具体情况选择合适的分析方法和工具。
6. 总结
Fesafe随机振动PSD文件是一种用于描述随机振动信号特性的文件格式。
它可以用于结构动力学分析、振动环境模拟和振动信号合成等工程领域。
在使用Fesafe 随机振动PSD文件时，需要注意文件的版本、单位、频率范围和分辨率的选择，以及随机振动模型的合理性。
通过合理使用Fesafe随机振动PSD文件，可以更好地分析和评估结构的抗震性能，模拟真实振动环境，提高产品的可靠性和耐久性。