Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式

問題:

    在Ansys Workbench進行隨機振動分析時,有時為了評估結構共振條件下是否可以滿足要求。需要將環境PSD譜,疊加共振頻率的駐頻進行振動仿真。當使用Ncode進行計算時可以實現同時輸入環境PSD譜和正弦駐頻。但是在Ansys Workbench進行隨機振動分析時,確不能同時輸入PSD譜和正弦駐頻。此時需要將正弦駐頻轉為窄帶隨機PSD譜,再將環境PSD與窄帶PSD的疊加譜輸入到Ansys Workbench進行隨機振動分析。

實現方法:

    將正弦駐頻轉為窄帶隨機,可以依據1、能量等效原則。通過正弦信號的均方值等于窄帶隨機信號的均方值來換算。2、也可以通過兩種激勵狀態下結構的最大加速度響應幅值相等來換算。本文參考周炬老師《Ansys workbench有限元分析實例詳解-動力學》中給出的公式進行轉換。具體講解請參考教程。這里僅是將教材的轉換方法結合工作需求轉化為可以方便使用的excel工具。

應用介紹:

    Excel工具表如下。

以下是進行PSD換算所需的輸入信息:

? 首先環境PSD譜線信息。

? 然后根據結構的模態仿真結果,確定結構固有頻率為駐頻點。

? 正弦激勵幅值:通常依據頻率值所在范圍有相對應的激勵幅值要求。

? 窄帶帶寬:通常由指定寬度、共振頻率的百分比等。

完成以上輸入信息后,點擊左上角“組合”按鈕即可得到,正弦駐頻轉窄帶隨機PSD+環境PSD的疊加結果。

將疊加后的PSD譜直接復制到Ansys Workbench中,再進行輸入Improved fit后即可進行正常隨機振動仿真。

Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式的圖1

示例:

1.模態疊加法隨機振動分析,計算結構模態。

Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式的圖2

2.根據產品工作環境輸入環境PSD譜,

Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式的圖3

3.根據模態仿真結果輸入,正弦駐頻頻率(通常由振型或者單位激勵的諧響應仿真的響應峰值確定)

幅值、帶寬:根據試驗要求結合頻率點確定。

(第一行116.36Hz,為驗證excel的計算結果是否與教材案例一致)

Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式的圖4

4.點擊“組合”按鈕即可完成PSD疊加。將疊加后PSD譜復制到Ansys Workbench中進行隨機振動仿真。

Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式的圖5

5.在隨機振動仿真中添加PSD輸入,通過表格的形式輸入Excel復制的疊加PSD譜。此時圖示顯示中仍會有黃色警示顯示。通過點擊 Improved fit 可以自動改善輸入譜線。

Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式的圖6

6.自動修正后的PSD譜線如下所示。至此即完成了PSD譜線的輸入,后續再繼續進行隨機振動仿真和結果提取。

Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式的圖7

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正弦駐頻振動轉窄帶隨機,excel工具和一個示例。 如有問題還請指正。

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