方向譜的案例
abaqus反應譜計算的方向余弦問題
請問一下各位大佬，abaqus用振型分解反應譜法進行動力分析時，方向余弦填1,0,0和-1,0,0為什么得出來的結果是一樣的？不應該相反嗎
基于hyperworks/ncode平板多軸振動疲勞壽命分析 ￥15
平板有限元模型
x-方向功率譜輸入
y-方向功率譜輸入
z-方向功率譜輸入
損傷云圖
壽命云圖
相關模型及結果文件見附件。
展開 多軸隨機載荷下支撐構件疲勞壽命評估
例如本次模擬支架在振動臺試驗時，在X方向振動900s、在Y方向振動900s、在Z方向振動1800s，在Duty Cycle編譜X\Y\Z三個方向的按照規定的時間依次激勵。
圖4 Duty Cycle載荷譜生成
將各方向載荷譜與對應方向頻響傳遞函數相關聯，通過振動疲勞分析模塊中載荷編輯模塊一一對應。
圖5 多軸隨機載荷激勵順序施加
2、多軸隨機載荷同時激勵
在實際結構中存在同時受X/Y/Z三個方向隨機激勵，為了仿真模擬這種情況，載荷譜定義時我們需要知道各方向譜值間的相關性。首先根據實測記錄的各向時域載荷轉換到頻域，利用ANSYS NCODE中頻響分析工具（Frequency Response Analysis）進行信號轉換得到各向PSD譜以及它們之間的互功率譜。
圖6多軸信號轉換流程
將生成的三個方向PSD譜以及三個之間的互功率譜導入到載荷編輯器中與各方向的頻響傳遞函數通道對應。
圖7多軸隨機載荷激勵同時施加
隨機振動疲勞求解
隨機振動疲勞采用標準S-N求解器進行求解，需要材料S-N曲線的輸入，該曲線對疲勞壽命計算至關重要。材料S-N曲線一般通過疲勞試驗獲得，也可以參考ANSYS NCODE材料庫中的材料。軟件根據輸入頻響傳遞函數、載荷譜計算出結構應力響應的PSD,直接基于應力響應PSD完成應力循環計數，結合S-N曲線進行損傷計算。基于ANSYS NCODE振動疲勞求解器的分析中，通常還需要考慮綜合應力的選擇、平均應力修正方法、循環計數方法選擇等。
展開 底盤零部件路譜轉臺架詳解
原因在于：
1、中值問題，我們知道，均值只能來自雨流計數法，而不能進行更改，而不同路面的載荷，其中值無法保證完全一樣，而中值又是影響零件真實壽命的決定因素，不可隨意更改，這就導致我們無法轉一級譜。順帶一提，中值不同，是很多零件會轉出多級譜的一個核心因素。
2、應力的非線性問題，實際的SN曲線并非純線性，很多時候實際上是雙線性或非線性， 所以只用一級譜去等效損傷，屬于人為降精度，準確的做法就是使用雨流計數法統計出來的峰值及均值。
Q3：某些零件接附點比較多，一個點存在6個方向，外加不同的路面，轉化工作量非常大，這種是否有必要對所有的路面和通道都進行Block轉化？
A3：非必要，在拿到隨機載荷譜并開始轉譜工作前，需要對產品的主受力方向進行識別，如螺旋彈簧，其主受力為軸向拉壓，則只需要去轉軸向拉壓方向的譜即可；橫向穩定桿，主受扭轉載荷，那么就只需要轉扭轉方向的譜即可；二力桿臂類零件，如轉向拉桿，穩定桿連接桿，拉桿類控制臂等，主要沿桿件本體方向受力，則只需要轉桿件本體方向的力即可。所以這就要求工程師對產品的典型受力，有一個清晰的認識，同時需要去思考，如何將轉譜過程進行簡化。如果我們拿到一個產品直接每個點、每個通道逐個去轉，不僅存在轉錯的風險，還會增加自己的工作量。而對于是否需要對所有路面都進行轉譜工作的問題，也需要工程師進行提前識別，因為常規耐久試驗所對應的每條不同的路面，針對的也是不同的產品，例如垂向主要針對彈簧、減振器、緩沖塊和副車架等、側向和縱向針對控制臂、轉向節和副車架等、扭曲路針對穩定桿和扭力梁等等，對于一個特定零件，那些路面受力較小，產生的損傷是否可以忽略，也是需要進一步研究和探索的。
Q4：復雜零件（接附點多的零件）的臺架 Block 如何去轉？
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基于optistruct模態頻率響應的電池包隨機振動分析 ￥15
對隨機振動的載荷描述，利用數學統計的方式，把各個頻段的載荷大小分類，用功率譜密度來統計載荷的信息。
隨機振動分析結果
本案例以Z向隨機振動為例，其它方向結合功率譜要求（X/Y）依次類推。 下圖為電池包振動測試國標中Z向的加速度功率譜密度。可以看出，在Z向（垂直路面）上，加速度載荷主要集中在10Hz~20Hz頻段，這是因為路面、車架的振動主要是低頻振動，對電池包的激勵頻率一般不高于30Hz。
功率譜以Z向加載為例：
Z向功率譜/GB/T 31467.3-2015
Steinberg根據應力的高斯分布將結構的應力水平劃分為三個層次，分別為1σ、2σ、3σ應力。三個應力水平對應發生的頻率如下表所示。三區間法假設，所有應力發生的頻率為99.73%，應力水平高于3σ的頻率為0.27%。
仿真后得到的1σ應力擴大3倍得到3σ應力，只要3σ應力低于材料的屈服極限，就認為結構滿足隨機振動要求。
本案例僅提供模型文件結果文件及相關指導，凡購買的朋友針對本案例仿真實現上有什么疑問，GB/T 31467.3-2015法規文件索要，均可以私信。
展開 基于數字化拱壩安全性分析
拱壩在多荷載工況下安全性分析主要有以下內容：分析水壓力作用下的拱壩的應力分布，具體有：靜水壓力作用下的模型豎向切片、橫向切片和整體模型的應力，依據應力判斷其安全性；分析在正常蓄水位時水面產生波浪荷載對拱壩安全性影響；依據我國現行抗震設計規范，分析多遇地震和罕遇地震水平方向設計反應譜作用下的動力響應對其安全性影響；最后進行多遇地震和罕遇地震的動力時程分析響應，評估拱壩的安全性。采用流固耦合計算方法，分析拱壩在泄洪狀態下的安全性。
關鍵詞：參數化設計；雙曲率拱壩；水壓力；地震作用；泄洪分析
聯系方式：QQ郵箱2385620389@qq.com
沖擊響應譜計算
同樣的，可以求解系統的速度響應和加速度響應，并繪制相對應的沖擊響應譜曲線。
由單自由度系統的響應公式可以發現，整個系統的響應是時間的函數，因此系統響應又分為沖擊作用時間內的響應和沖擊作用后的響應，具體可有如下分類：
半正弦激勵輸入(紫線)所產生的瞬態響應(藍線，包含主響應與殘余響應)
(1)初始(主)響應譜：在沖擊持續作用時間范圍內出現的最大響應峰值與系統固有頻率之間的關系，簡稱“主譜”。它存在著正、負之分，正向指的是與激勵同方向的響應峰值，負向則是與激勵方向相反的響應峰值，如上圖中的點2(正向)和3(負向)，點1為主響應絕對值的峰值點。
(2)殘余響應譜：在沖擊持續作用完結之后的時間范圍內出現的最大響應峰值與系統固有頻率之間的關系，簡稱“余譜”。它同樣存在著正、負之分，正、負方向與主譜的正、負向定義相同，如上圖中的點5(正向)和6(負向)，點4為殘余響應絕對值的峰值點。
(3)最大響應譜：在整個響應過程中的最大響應峰值(絕對值)與系統固有頻率之間的關系，亦為“主譜”和“余譜”的包絡譜。
最大響應譜、初始響應譜、殘余響應譜包絡
4 NTS.LAB 沖擊響應譜參數設置
在進行沖擊響應譜分析時，需要注意若干參數的正確選擇，如采樣頻率、觸發設置、阻尼比、倍頻程分析，以下為NTS.LAB的具體設置：
(1)采樣頻率：在振動分析中，根據采樣定理，采樣頻率取為分析頻率的上限的2.56倍即可。對沖擊響應譜的計算，一般不得低于4倍，最好取6～10倍。采樣頻率過高并不好，一則是計算工作量加大，更重要的是在低頻分析時會導致結果不穩定。
展開 顯卡隨機振動疲勞仿真計算
金屬支架左側3端面固定支撐，隨機振動載荷類型為G加速度譜，方向為Y向，具體數值見圖，計算該工況下的疲勞壽命。
圖 1模型
圖2 G加速度譜
1、仿真流程搭建
為提升計算效率，本例采用MSUP諧響應分析聯合nCode進行隨機振動疲勞仿真。具體模塊搭建如下：
圖 3仿真流程
注：使用該方法進行隨機振動疲勞計算時，需先將nCode模塊拖拽至“modal”模塊處，然后再將“Harmonic Response”的solution與“nCode”的solution相連，完成流程搭建。若直接將“Harmonic Response”與“nCode”相連，在后續提交計算時，軟件會提示沒有材料數據，無法進行求解計算。
2、仿真關鍵步驟
1) 模態計算
模態計算的結果-固有頻率為結構的固有屬性，所以在仿真中只需設置結構的約束條件和提取的階數即可。從工程經驗的角度，一般建議模態提取的最高頻至少為最高激勵頻率的1.5倍。在本例中，根據軟件默認的6階固有頻率計算所得的最高頻率為810.16Hz>750Hz（1.5*500），所以可以不增加計算階數，否則應適當增加直至滿足該要求。
圖 4固定支撐設置
圖 5模態計算結果
2) MSUP諧響應計算
由于在模態分析中已經施加了固定支撐，所以在諧響應分析中不再設置。只需施加激勵即可。
展開 某型電動汽車電池包結構安全性研究
本文設定電池包受5倍重力加速度，方向為垂直方向，利用Optistruct進行計算后，計算結果在后處理軟件HyperView中以應力、位移云圖的方式呈現，如圖7、圖8所示。由圖可知，在此工況下，電池包的最大位移主要出現在電池包下箱體底板的中部，且最大位移為0.52mm；電池包的最大應力出現在電池包兩側吊耳處，應力最大值為56.5MPa，小于屈服強度266MPa，而且整體沒有出現大的應力集中，可認為在前進制動工況下，電池包強度滿足要求。
3.電池包隨機振動分析
汽車在行駛過程中受到很多振動激勵源，振動情況也很復雜，所以，用隨機振動來模擬電池包的振動特性。將電池包受到的振動來源分解為X，Y，Z共3個方向的功率譜密度。本文針對5~200Hz之間的頻率以對數掃頻的方法對電池包結構進行隨機振動分析，隨機振動結果如圖9—圖11所示。 圖9為電池包在X方向上的RMS應力云圖，最大值為3.05MPa，出現在電池包下箱體底部位置；圖10為電池包在Y方向上的RMS應力云圖，最大值為7.49MPa，出現在電池包下箱體兩側吊耳位置；圖11為電池包在Z方向上的RMS應力云圖，最大值為14.95MPa，出現在電池包下箱體兩側吊耳、頂部位置。可以認為X，Y，Z方向上的RMS應力最大值均小于材料的抗拉應力，滿足強度要求。
4.電池包振動試驗驗證
試驗根據GB/T31467.3關于蓄電池包或系統的振動試驗要求進行。按試驗要求將電池箱固定于振動試臺上。實驗掃頻條件和隨機振動條件如表2、表3所示。
分別對Pack的3個軸方向進行12h的隨機和2h定頻振動測試。（1）Z方向，正弦掃頻，Z方向隨機振動，正弦掃頻，Z方向定頻振動；（2）Y方向，正弦掃頻，Y方向隨機振動，正弦掃頻，Y方向定頻振動；（3）X方向，正弦掃頻，X方向隨機振動，正弦掃頻，X方向定頻振動。
展開 振動臺系統的預防性維護
在垂直狀態運行振動臺
確保從冷態下運行振動臺
將三軸加速度計安裝到振動臺動圈的中心螺紋套上
振動剖面譜線：
在控制器中設置一個剖面譜，在振動臺的使用頻率范圍內，設置恒位移5 mm峰-峰恒加速度2 gn的正弦掃頻。使用峰值控制，掃描速率為每分鐘1倍頻程。
記錄：
記錄驅動譜、控制譜和2個正交方向的橫振譜。
通過查看驅動譜，定義控制位置可運行的最高頻率。確保驅動不會超過標稱值200Hz
在前面定義的頻率范圍內，以最高量級的20%進行位移、速度和加速度掃頻。記錄驅動譜、控制譜、2個正交方向的橫振以及整個頻率范圍內的總諧波失真譜。使用相同的測量技術進行失真分析
一旦繪制了這些譜線圖，應將其保存在文件中，并在振動試驗系統的整個壽命期間以合理的間隔重復。這些時間間隔應由振動臺的使用情況及需要執行的實際試驗量級來確定。作為指導，Hottinger Brüel & Kj?r LDS建議每月或在進行任何重大的高強度試驗后運行這些圖譜。
這些譜線圖可以揭示幾件事，主要是關于動圈和懸掛的健康狀況。動圈問題可能意味著線圈或骨架的故障。隨著時間的推移，這些譜線圖的變化將表明這些部件正在磨損或老化。但是，這并不意味著它們一定需要更換。
剖面譜正在變化的事實將表明它們需要進行監測，并可能進行目視檢查。變化的速度表明故障是否即將發生。變化往往在開始時緩慢發生，然后在失效前加速。
在振動特性圖譜中尋找什么
What to look for in the shaker plots
振動特性圖譜
理想情況下，譜線會是平滑的，如果它不是平滑的，那么它可能表明存在控制問題。
展開 漢航NTS.LAB沖擊響應譜測量和分析
同樣的，可以求解系統的速度響應和加速度響應，并繪制相對應的沖擊響應譜曲線。
由單自由度系統的響應公式可以發現，整個系統的響應是時間的函數，因此系統響應又分為沖擊作用時間內的響應和沖擊作用后的響應，具體可有如下分類：
半正弦激勵輸入（紫線）所產生的瞬態響應（藍線，包含主響應與殘余響應）
（1）初始(主)響應譜：在沖擊持續作用時間范圍內出現的最大響應峰值與系統固有頻率之間的關系，簡稱“主譜”。它存在著正、負之分，正向指的是與激勵同方向的響應峰值，負向則是與激勵方向相反的響應峰值，如上圖中的點2(正向)和3(負向)，點1為主響應絕對值的峰值點。
（2）殘余響應譜：在沖擊持續作用完結之后的時間范圍內出現的最大響應峰值與系統固有頻率之間的關系，簡稱“余譜”。它同樣存在著正、負之分，正、負方向與主譜的正、負向定義相同，如上圖中的點5(正向)和6(負向)，點4為殘余響應絕對值的峰值點。
（3）最大響應譜：在整個響應過程中的最大響應峰值(絕對值)與系統固有頻率之間的關系，亦為“主譜”和“余譜”的包絡譜。
展開 
某組件盒體的瞬態動力學仿真分析
根據《GJB1060.1-91艦船環境條件要求：機械環境》依據文獻[4-5]，安裝區域的沖擊響應譜如下所示:
式（1）中的A0、V0和D0分別是模型對應的沖擊譜中的等加速度譜、等速度譜和等位移譜。加速度可用雙三角時域曲線如圖6表示。計算得到的3方向時域沖擊參數如表2所示，計算沖擊響應譜如表2所示。
表2 沖擊響應譜
方向
等加速度譜A0(m/s2)
等加速度譜V0(m/s)
等位移譜
D0(m)
垂向
687
1.52
0.053
橫向
275
0.6
0.045
縱向
137
0.6
0.045
圖6等效的雙三角形時域曲線沖擊條件
算例使用時域瞬態分析法[6]，將所對應方向的沖擊譜分別作用于垂向、縱向、橫向3方向上，計算3方向沖擊載荷作用下的應力和變形。
展開 基于海洋環境噪聲水下探測研究進展
2010年的第1次海上實驗采用的是第1個ANI原型系統，該系統通過安裝一維水聽器陣列于透鏡的像面以測量其方向分辨率，在將頻帶高于60kHz歸類于目標回波的情況下，證實了存在目標物體的目標方向上的功率譜密度水平要大于不存在目標物體的情況。在海洋背景噪聲源主要由鼓蝦產生的情況下，成功地探測到了水下的無聲目標。為了評估第2個原型系統，在2014年進行了第2次海上實驗，數據分析結果表明，通過環境噪聲將外形為平板狀和球體的無聲目標的圖像成功呈現。2016年的第3次海洋實驗，通過環境噪聲成像系統成功地探測出頻率響應峰值為80kHz和160kHz的2個目標。不同環境噪聲成像系統的比較見表2。
表2 環境噪聲成像系統
三、結束語
海洋環境噪聲是海洋中永恒存在的聲場。相較于國外的研究，我國在利用海洋環境噪聲進行水下探測的研究還處于初步階段。未來可以針對水下物體對海洋環境噪聲頻散信息的影響，進一步發展基于低頻背景噪聲的水下目標探測方法，提高探測距離和信噪比。
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