腔体模型的随机振动分析
结构随机振动仿真分析n
结构随机振动仿真分析李如忠四川省绵阳市919信箱515分箱621900摘要利用Ansys有限元分析软件对某一安装架结构进行了动力学仿真分析，首先进行了模态分析，在此基础上进行了随机振动的PSD (Power Spectral Density)分析，通过分析，提出了结构的改进方案。
说明了在产品的设计过程中，对结构进行动力学仿真分析，可以预测产品的环境适应性，寻求最优化的设计方案，并缩短产品的开发周期，降低开发成本。
关键词有限元分析随机振动谱分析 PSDRandom vibration analysis of structureLi Ru-zhongP.O.Box 919-515, Mianyang, Sichuan 621900,CHINAAbstractThe dynamic simulation of a bracket structure is done via Ansys, a FEA(Finite Element Analysis) software program. First, the modal analysis is done, then the PSD(Power Spectral Density) analysis of random vibration is studied. The improved design is presented. The dynamic simulation plays an important role in product design cycle. It is helpful not only in seeking optimum solution for product, but also efficient in shortening the research cycle, reducing cost.Keywords FEA, random vibration, spectrum analysis, PSD1前言在电子产品的结构设计生产完成后，一般都要进行产品的随机振动试验，以检验其环境适应性。
谐响应、响应谱分析、随机振动与模态分析
谐响应分析-术语和概念
求解方法
求解简谐运动方程的三种方法： • 完整法 – 为缺省方法，是最容易的方法； – 使用完整的结构矩阵，且允许非对称矩阵（例如：声学矩 阵）。 • 缩减法* – 使用缩减矩阵，比完整法更快； – 需要选择主自由度，据主自由度得到近似的 [M]矩阵和[C]矩阵。 • 模态叠加法** – 从前面的模态分析中得到各模态；再求乘以系数的各模态之 和； – 所有求解方法中最快的。
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 定出现振幅+ 相位选项。
谱分析
• 下面将讨论单点响应谱分析的步骤，接着 将讨论随机振动分析 • 在下面的讨论中，所用到的术语“谱响应” 指的是单点响应谱 • 为了了解多点响应谱及DDAM，请参考 ANSYS 结构分析指南
谱分析
• 下面将讨论单点响应谱分析的步骤，接着 将讨论随机振动分析 • 在下面的讨论中，所用到的术语“谱响应” 指的是单点响应谱 • 为了了解多点响应谱及DDAM，请参考 ANSYS 结构分析指南
iw t
• 谐响应分析的运动方程：
(w 2 M iwC K )(u1 iu2) (F1 iF2)
运动方程
Fmax = I = = F1 = F2 = umax= f = u1 = u2 = 载荷幅值 -1 载荷函数的相位角 实部, Fmaxcos 虚部, Fmaxsin 位移幅值 载荷函数的相位角 实部, umaxcosf 虚部, umaxsinf
Ansys培训-随机振动分析
thickness gets assigned to all of them.
• Of course one or more individual bodies can be redefined to different thicknesses later if necessary.
5. Left click in the thickness field and set the thickness = 0.5 ”
2021/2I/m4age from “Random Vibrations Theory and Practice” by Wirsching, Paez and Ortiz.
5
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
Ansys培训-随机振动分析
随机振动(PSD) 分析
2021/2/4
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主要内容
• 定义和目的 • Workbench随机振动分析功能 • 分析流程
2021/2/4
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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.
• We need to use “Bonded”
Contact in order to simulate the effect of welded and/or bolted
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assembly connectivity.
6. Click on
>Connections>Create Automatic Contact
电子设备的随机振动仿真分析
电子设备的随机振动仿真分析随机振动是电子设备设计中一个重要的研究内容。
在实际工作环境下，电子设备常常会受到来自各种不同源头的随机振动的影响，这些振动有可能引发设备故障，或者对设备的正常运行产生不利影响。
因此，通过随机振动仿真分析，可以对电子设备的设计和性能做出科学的评估和改进。
电子设备的随机振动主要来自于以下几个方面：一是机械振动，包括设备的工作环境中的交通和机械设备振动等；二是自然环境振动，如地震、风力等；三是人为振动，例如人员操作和设备运行等。
这些振动的频率、振幅和方向都可能对电子设备的正常运行和寿命产生影响。
随机振动仿真分析的基本原理是将各种振动信号进行转换和处理，以模拟出实际振动环境下的电子设备工作状态。
具体分为以下几个步骤：首先，需要对设备的振动环境进行调查和实测，获取振动信号的频率谱密度和功率谱密度等参数。
这些参数是随机振动仿真分析的基础。
其次，需要建立电子设备的结构模型，并对设备的响应进行建模。
模型的精确度和准确度将直接影响仿真分析的结果。
然后，利用数值计算方法，将振动信号和设备响应信号进行转换和计算。
常用的计算方法有有限元法和边界元法等。
这些方法可以有效地模拟设备在振动环境中的振动状态。
最后，通过分析和比较模拟结果，评估设备在随机振动环境下的工作状态和可靠性。
如果发现设备出现故障概率较大或者工作性能下降，可以提出相应的改进措施，从而提高设备的设计和可靠性。
随机振动仿真分析在电子设备设计和优化中具有重要的意义。
通过对不同振动环境下设备的仿真分析，可以帮助工程师了解设备在实际工作中存在的问题，发现潜在的故障点，并提出相应的改进方案，从而提高设备的可靠性和性能。
此外，随机振动仿真分析还可以用于设备的故障诊断和寿命预测，为设备的维护和保养提供理论依据。
综上所述，随机振动仿真分析在电子设备设计和优化中发挥着重要的作用。
通过对设备在不同振动环境下的仿真分析，可以提高设备的可靠性和性能，减少设备故障率，从而为电子设备的设计和运维提供科学依据。
谐响应响应谱分析随机振动与模态分析分解
谐响应响应谱分析随机振动与模态分析分解首先，谐响应是指在结构受到谐波激励时的响应。
谐响应分析通过求
解结构的固有频率和模态形态，可以得到结构在特定频率下的振动响应。
谐响应分析适用于结构物在受到单一频率的激励下的振动分析。
这种分析
方法通常用于研究结构物的固有频率、振型和共振现象。
其次，响应谱分析是一种用于反映结构物在地震激励下的振动响应的
分析方法。
响应谱分析是将地震激励和结构响应表示为频率-加速度的关系，并通过求解结构的动力方程，得到结构在不同频率下的最大振动响应。
响应谱分析适用于研究结构物在地震等随机激励下的振动响应特性。
响应
谱分析可以在设计阶段评估结构的抗震性能，并为地震设计提供参考依据。
随机振动是指由不同频率和振幅的随机激励引起的结构振动。
随机振
动与模态分析分解是将随机振动分解为一系列模态振动的分析方法。
模态
分析通过将结构的振动方程转化为模态方程，求解结构的固有频率和振型。
然后，通过将模态响应与结构的模态参与系数相乘，可以得到结构的全局
响应。
随机振动与模态分析分解可以用于研究结构物在非线性激励下的振
动响应特性，以及结构响应的频谱特性。
总而言之，谐响应、响应谱分析、随机振动与模态分析分解是结构动
力学中常用的分析方法，用于研究结构物的振动响应特性。
谐响应适用于
单一频率激励下的振动分析，响应谱分析适用于地震等随机激励下的振动
分析，随机振动与模态分析分解适用于非线性激励下的振动分析。
这些方
法的综合应用可以帮助工程师评估和改善结构物的振动性能，以确保结构
的安全性和可靠性。
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是一款常用的工程仿真软件，具有强大的分析功能。
在进行随机疲劳分析时，可以利用ANSYS的随机振动分析功能来模拟随机加载下的疲劳损伤。
随机疲劳分析是一种考虑工作载荷随机性对结构疲劳寿命影响的方法。
通过采用随机振动分析，可以考虑到工作载荷的随机特性，进一步分析结构的疲劳损伤。
ANSYS中的随机振动分析功能可以通过以下步骤来进行：1.几何建模：首先，需要进行结构的几何建模。
使用ANSYS的几何建模工具可以创建出要进行疲劳分析的结构。
2.材料属性定义：在进行材料属性的定义时，需要确定材料的弹性模量、泊松比、密度和疲劳参数等。
可以根据材料的材料数据手册来获取这些参数。
3.边界条件设置：在进行随机振动分析时，需要设置结构的边界条件。
这些边界条件可以是结构受到的随机外载荷或者是结构与其他部件的接触情况。
4.加载设置：在进行随机振动分析时，需要设置结构受到的随机载荷。
这些载荷可以是来自于实际工况的随机载荷，也可以通过振动台试验数据等手段获取。
5.随机振动分析：利用ANSYS的随机振动分析功能，可以进行频域分析或时域分析。
频域分析可以用于计算结构的响应功率谱密度，时域分析可以用于计算结构的随机响应。
6.疲劳寿命计算：在获得结构的随机响应后，可以进行疲劳寿命计算。
根据结构的随机响应和材料的疲劳性能参数，可以使用ANSYS的疲劳分析功能来计算结构的疲劳寿命。
通过以上步骤，可以利用ANSYS的随机振动分析功能实现随机疲劳分析。
这种方法能够更全面地考虑结构在实际工作环境下的疲劳寿命，为结构的设计和改进提供准确的参考。
需要注意的是，在进行随机疲劳分析时，需要对随机载荷进行合理的统计分析，获取载荷的概率密度函数。
如果没有足够的载荷数据，也可以使用统计模型进行估计。
此外，还需要对材料的疲劳性能参数进行准确的测定，以保证疲劳寿命计算的准确性。
总之，利用ANSYS的随机振动分析功能进行随机疲劳分析是一种有效的方法，可以更准确地评估结构在随机工作载荷下的疲劳性能，为结构的设计和改进提供有力的支持。
机械工程中的随机振动分析方法
机械工程中的随机振动分析方法摘要随机振动分析方法是机械工程领域中重要的分析方法之一。
本文通过分析机械系统中的随机振动问题，介绍了随机振动相关的概念和分析方法，包括概率分布、功率谱密度、相关函数、自相关函数等。
同时，本文还介绍了随机振动分析方法的具体应用，例如在机械系统的设计、运动控制、故障诊断和损伤检测中的应用。
通过本文的阅读，读者将了解到随机振动分析方法在机械工程中的应用，以及如何通过这些方法更好地解决机械系统中的随机振动问题。
1.引言机械系统中的随机振动问题是机械工程中常见的问题之一。
对于机械系统而言，振动是不可避免的，然而，振动如果过于剧烈或者频率过高，就会引起机械系统的不稳定甚至毁坏。
因此，机械工程师需要对机械系统中的随机振动进行分析和处理。
随机振动分析方法是一种重要的机械工程分析方法。
本文将通过分析机械系统中的随机振动问题，介绍随机振动相关的概念和分析方法，并且将展示如何通过这些分析方法更好地解决机械系统中的随机振动问题。
2.随机振动的概念随机振动是指振动信号在时间域和频率域上都是随机的。
在机械系统中产生随机振动的原因很多，例如系统的结构松散、摩擦、失衡等。
对于机械系统而言，随机振动是不稳定的，因此需要进行分析和处理。
在进行随机振动分析时，我们需要了解以下几个概念：概率分布：指在一定范围内，每个随机事件发生的可能性大小。
在随机振动分析中，常用的概率分布包括正态分布、均匀分布等。
功率谱密度：指一个信号在频率域上的能量分布。
功率谱密度可以通过傅里叶变换将信号从时间域转换到频率域上进行计算。
相关函数：指在时间域上两个信号之间的相关性。
相关函数可以用来描述振动信号的相似程度。
自相关函数：指一个信号与自己的相关性。
自相关函数可以用来描述信号的周期性和重复性。
3.随机振动分析方法3.1 概率分布分析法在机械系统中，常用的随机振动分析方法之一是概率分布分析法。
概率分布分析法通过对信号的统计特性进行分析，得出信号的概率分布。
随机振动中的参数介绍及计算方法
随机振动中的参数介绍及计算方法随机振动中的参数介绍及计算方法
随机振动是指系统在受到随机激励下所产生的振动，其特点是振动过程无规律且具有不确定性。
为了描述随机振动，需要引入以下参数：
1.功率谱密度：功率谱密度是描述随机振动能量分布情况的一个重要参数，其单位是功率/Hz。
功率谱密度可以反映出随机振动在频域上的能量分布情况，也就是在不同频率下分别关注随机振动的振幅大小。
2.自相关函数：自相关函数是描述随机振动相关性的重要参数，定义为任意时刻随机振动的值与距离该时刻某一时刻固定时间间隔的随机振动值之间的相关系数。
自相关函数可以反映随机振动的相关性程度，通过分析自相关函数可以获得随机振动的周期、振幅等信息。
3.相关时间：相关时间是指自相关函数为0的时间长度，其单位是秒。
相关时间可以反映出随机振动的相关性程度，通过相关时间可以判断随机振动的时间尺度和时间相关性。
计算方法：
1.功率谱密度可以通过傅里叶变换方法求得，具体计算过程比较繁琐，但不同处理方法所得结果差别较大，需根据应用场景选取合适的计算方法。
2.自相关函数可以通过脉冲响应方法或快速自相关方法求得，其中脉冲响应方法适用于周期性随机振动的场景，快速自相关方法适用于非周
期性随机振动的场景。
3.相关时间可以通过自相关函数的计算和分析求得，常用方法有图像法、干涉法和特征指数法等。
总之，随机振动的参数介绍及计算方法对于工程应用和科学研究具有
重要意义，对于理解随机振动系统的特性和规律起到了至关重要的作用。
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腔体模型的随机振动分析
随着科技的发展，腔体模型的随机振动分析已经成为一个重要的研究课题。
腔体模型的随机振动分析是一种研究腔体模型在不同振动状态下的动态特性的方法。
它可以帮助我们更好地理解腔体模型的结构特性，从而更好地控制腔体模型的振动状态。
腔体模型的随机振动分析主要是通过对腔体模型的振动状态进行数值模拟，以及对腔体模型的振动状态进行实验测量，来研究腔体模型的动态特性。
数值模拟可以帮助我们更好地理解腔体模型的结构特性，从而更好地控制腔体模型的振动状态。
实验测量可以帮助我们更好地了解腔体模型的振动状态，从而更好地控制腔体模型的振动状态。
腔体模型的随机振动分析可以帮助我们更好地控制腔体模型的振动状态，从而更好地控制腔体模型的性能。
例如，在飞机设计中，腔体模型的随机振动分析可以帮助我们更好地控制飞机的振动状态，从而更好地控制飞机的性能。
此外，腔体模型的随机振动分析还可以帮助我们更好地控制其他
类型的机械系统的振动状态，从而更好地控制机械系统的性能。
因此，腔体模型的随机振动分析是一个重要的研究课题，它可以帮助我们更好地控制腔体模型的振动状态，从而更好地控制腔体模型的性能。
未来，腔体模型的随机振动分析将会发挥更大的作用，为我们提供更多的研究机会，从而更好地控制腔体模型的振动状态。