ansys振動仿真分析的案例
電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
電動機與發電機等電力設備的噪聲起因很多，有電磁振動噪聲、機械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細介紹如何將作用在定子上的瞬態電磁力作為結構諧響應分析的載荷計算振動噪聲。
1.電磁模型建立與分析
如圖1所示為一個電機模型，電機的額定輸出功率為550W，額定電壓為220V，極對數為4，定子齒數為24個，轉子的轉速為1500rpm，求電磁振動產生的噪聲大小。
本算例使用的模塊如下：
RMxprt模塊：建立電機類型；
Maxwell模塊：2D瞬態電磁場計算；
Structural 模塊：3D諧響應分析計算；
Acoustics ACT模塊：噪聲計算
注：Acoustics ACT模塊需要單獨安裝，請用戶到官方網站上自行下載。
圖1 電機模型
電機的電路模型如圖2所示。
圖2 電機電路模型
1）啟動Workbench。在Windows XP下單擊“開始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進入Workbench后，單擊工具欄中的按鈕，將文件保存為“zhendongzaosheng.wbpj”，單擊Getting Started窗口右上角的（關閉）按鈕將其關閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項目A，如圖3所示。
4）雙擊項目A中的A1欄進如RMxprt電機設置平臺，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機類型選擇對話框中單擊Generic Rotating Machine選項，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開 基于ANSYS Workbench的變壓器振動噪聲仿真分析
通過聲波的連續方程、運動方程、物態方程可以推導得到Helmholtz波動方程，進一步通過傅里葉變換可以得到均勻流體中傳播的基本聲學方程頻域形式為：
計算變壓器聲場分析需要將結構表面的振動速度導入聲學分析中作為邊界條件，聲學有限元系統方程形式為：
2.4 耦合分析流程
本次分析首先在MAXWELL進行電磁場分析，求解完成后，對電磁力進行FFT變換，在workbench平臺利用耦合功能，將其導入Mechanical進行簡諧振動分析，得到質點振動速度，再將其導入ANSYS Acoustics聲學仿真模塊，求解聲壓波動方程，進行聲場分析，得到最后的噪聲計算結果，并根據GB/T1094.10進行評定。
Figure.基于ANSYSWorkbench的聲學仿真耦合流程
3 干式變壓器振動噪聲分析
Figure.變壓器三維模型圖
Figure.噪聲分析耦合流程圖
3.1 電磁場分析
將變壓器的電磁模型導入Maxwell,給定鐵芯、繞組的材料，設定好額定工況的激勵、邊界條件、求解參數，即可進行求解。
設定好的繞組激勵如下圖所示：
① 設定鐵芯、繞組材料：
Figure.材料設定
② 施加激勵、求解計算：
Figure.激勵加載&求解設置
③ 后處理：
Figure.后處理設置
Figure. 電磁力密度
3.2 結構分析
在mechanical中進行分析前，首先根據提供的材料在Engineer Data中輸入材料數據，由于諧響應分析是線性分析類型，并且變壓器結構在實際工作中也不允許超出屈服強度，因此此處以線彈性材料進行簡化輸入。網格劃分過程中，實體單元以四面體、六面體混合。根據實際工作，掃頻范圍設置為0~1000Hz。
展開 車載中控主機隨機振動仿真分析-simsolid和abaqus及ansys的比較
本文旨在比較simsolid和abaqus及ansys在隨機振動過程中的差異點
固定點
PSD曲線基礎激勵 simsolid模態分析各階模態simsolid隨機響應應力分布
ANSYS各階模態ansys隨機響應應力分布
abaqus各階模態
ABAQUS隨機響應的應力
對比
模態
1
2
3
4
5
6
simsolid
385
400
611
846
1168
1718
ansys
130
136
159
480
652
782
abaqus
134
138
161
480
654
891
隨機響應
總應力
simsolid
22MPa
ansys
120MPa
abaqus
122MPa
結論 simsolid計算剛性偏大，導致總應力偏小。 ansys和abaqus的模態及隨機響應結果大致一樣。
展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
結論與展望
通過ANSYS Workbench可以方便的分析電機振動噪聲，此外在此基礎上還可以進行多轉速分析以及對電機參數進行優化分析。
文章來源：易仿真
【12月4-5日 上海】ANSYS官方培訓—電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
培訓背景
電機，特別是現代高效能電機和新型永磁電機，作為工業領域最為重要的電能轉換設備，其直接/間接用電量占到了工業領域總用電量的近75%，如何在電機方案設計前期有效提升產品的效率？如何在保證效率的同時綜合提升電機的散熱性能指標？如何優化電機振動和噪音？如何盡可能的壓縮產品開發周期、降低產品的開發成本？上述問題嚴重制約著電機研發、設計企業和研究院所的長期穩定發展，以及產品的核心競爭力提升。
為了推進中國電機設計企業和院所的產品設計能力提升、解決電機設計工程師在實際設計中面臨的工程問題；同時，也為了讓廣大電機設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS電機多物理場耦合分析高級功能， ANSYS公司（原廠）特定于12月4日在上海開辦 “電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）”專題班，幫助您全面了解ANSYS軟件最新功能與使用技巧，解答您在軟件使用中的疑惑與問題，并將上述軟件的各項功能靈活高效地應用于仿真中，解決目前一些研究熱點中的仿真難題，提升高效電機產品研制和設計效率。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 電機振動噪聲建模分析：基于導入DXF轉子模型導入MANATEE的振動噪聲仿真分析
通過導入DXF文件與MANATEE的耦合可以更加方便，更加準確的進行電機電磁振動噪聲的仿真分析，為用戶提供了切實可行的解決方案。
文章來源：天源科技
技術鄰周報Q8：Abaqus/試驗仿真/LS-DYNA/天線仿真/APDL/結構振動/Ansys/沖擊仿真
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1、Ansys的APDL中如何旋轉模型
作者：侵徹Coco
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1807714
APDL即Ansys參數化設計語言（Ansys Parametric Design Language），它是一種解釋性語言，可以利用參數創建模型，并自動實現分析任務。Ansys的APDL實質上是由類似于FORTRAN77的程序設計語言部分和1000多條Ansys命令組成的。
2、一種壓痕試驗仿真方法的介紹
作者：是菲菲昂
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1807751
壓痕仿真作為一種驗證分析壓痕理論的重要手段，由于壓痕試驗成本高，耗時長且試驗不易觀測到實時接觸力、實時裂紋擴展現象，壓痕仿真被廣泛用于硬脆材料的表面損傷、裂紋產生及擴展的研究中。本文提供了一種基于ANSYS LSDYNA的壓痕仿真建模方法，本文重在壓痕仿真的建模方法實現，對于其結果的正確性需要與實際實驗對比。
3、基于CST研究人體對可穿戴天線的影響
作者：
320科技工作室
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1808030
首先設計了一款工作在2.45Ghz的倒F天線，其次把天線放在模擬人體附近，研究人體對天線的影響，最后做出對比。
展開 7月9-11日 斯姆勒 北京 | ANSYS 結構振動及振動沖擊試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓
三
主講老師
寧老師，斯姆勒首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 【9月28-30日 長沙 斯姆勒】ANSYS結構振動及振動試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓
各企事業單位：
針對新入職員工和設計工程師的數值仿真能力的提升需求，特展開結構、傳熱、流體、電磁等系列課程的專題基礎培訓，強烈建議零基礎學員在參加其他高級課程前，學習相關專業的基礎課程。本次培訓為ANSYS workbench工程結構的動力學分析的基礎培訓，全面系統地講解動力學有限元分析計算的原理，ANSYS軟件的功能和操作流程，工程結構的動力學的分析技巧，振動環境試驗仿真等分析方法和常見工程熱點和難點問題的處理措施，基于理論聯系實際的培訓思想，通過實例強化軟件的使用幫助設計人員解決具體的工程結構動力學問題。特舉辦“ANSYS結構振動及振動試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓”，具體內容如下：
一、培訓目標：
（一）、理解有限元分析動力學計算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結構動力學建模方法，分析技巧和動力學分析模塊適用條件；
（四）、掌握工程結構動力學環境試驗的分析方法；
（五）、培養獨立工程結構的動力學分析能力。
二、增值服務：
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元）
2、贈送資料包；
3、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
展開 【10月19-21日 長沙 斯姆勒】ANSYS結構振動及振動試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓
各企事業單位：
針對新入職員工和設計工程師的數值仿真能力的提升需求，特展開結構、傳熱、流體、電磁等系列課程的專題基礎培訓，強烈建議零基礎學員在參加其他高級課程前，學習相關專業的基礎課程。本次培訓為ANSYS workbench工程結構的動力學分析的基礎培訓，全面系統地講解動力學有限元分析計算的原理，ANSYS軟件的功能和操作流程，工程結構的動力學的分析技巧，振動環境試驗仿真等分析方法和常見工程熱點和難點問題的處理措施，基于理論聯系實際的培訓思想，通過實例強化軟件的使用幫助設計人員解決具體的工程結構動力學問題。特舉辦“ANSYS結構振動及振動試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓”，具體內容如下：
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展開 
AnsysWB-基于PSD譜的PCBA振動仿真 ￥10
隨機振動分析使您能夠確定結構對本質上隨機的振動載荷的響應。隨機性是激勵或輸入的一個特征。典型應用包括飛行中的飛機所承受的載荷、在崎嶇道路上行駛的送貨卡車，以及海上結構物所承受的波浪載荷。許多隨機過程遵循高斯分布，也稱為正態分布。假設激勵遵循高斯分布。1σ值表示68.3%的時間內的發生率，而3σ值表示99.7%的時間內的發生率。在隨機振動分析中，由于輸入激勵本質上是統計性的，因此位移和應力等輸出響應也是統計性的。在Ansys中，譜密度響應通常被稱為響應功率譜密度（RPSD）。
基于ANSYS APDL的車橋耦合振動分析程序 ￥299
主要內容包括：
（1）120m連續鋼混組合梁橋模型（實體單元+殼單元+梁單元+栓釘建模細節、支座建模細節、橋墩建模細節）；
（2）空間整車模型，可考慮車體豎向，俯仰和側傾振動加速度；
（3）車橋耦合振動分析程序（可以修改車速，車重和路面不平整度）；
（4）結果提取程序，可以提取橋梁任意節點位移時程曲線，加速度時程曲線，車輛多個方向動力響應。
（使用該程序已發表sci論文3篇，1篇檢索，1篇已錄用，1篇返修中，可提供檢索論文）
buildings-13-01109-v2.pdf
Driving adaptability of highway steel-concrete composite beam bridge with multiple damages theory technology and practice.pdf
4304704.pdf
展開 Ansys | 利用Ansys Motor-CAD NVH調諧分析噪聲、振動和聲振粗糙度
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短、維護成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設計階段早期解決NVH挑戰至關重要，以避免設計階段后期出現重大NVH問題。
電機NVH分析本質上是一個結合了電磁和機械分析的、復雜的多物理場問題——因為電機NVH問題通常源于電磁力與結構組件（如定子）之間的相互作用。因此，全面了解電機的電磁和機械屬性對于準確預測其NVH性能至關重要。
Ansys Motor-CAD電機設計工具是一款專用解決方案，可用于在整個扭矩-速度范圍內對電機進行多物理場仿真。利用該工具，用戶能夠在同一個用戶界面中評估電磁、熱和機械性能。將電磁和機械模塊集成到Motor-CAD軟件中，可實現快速NVH分析，從而促進電機設計的迭代優化。這種方法使用戶能夠調整關鍵設計參數（例如繞組配置、轉子和定子幾何結構以及結構材料），并快速評估其對NVH性能的影響。此外，這種靈活性有助于用戶在性能、成本和NVH特性之間實現最佳平衡。
為了進行快速NVH分析，Motor-CAD軟件使用一種分析機械模型，將定子幾何結構簡化為簡單的環形結構。然而，其在剛度計算方面有局限性。例如，當齒底較寬時，就會發生這種情況——如圖1所示，齒部幾何結構會影響定子軛剛度。
圖1：具有寬齒底的定子
圖2比較了未調諧的Motor-CAD等效輻射功率（ERP）水平與圖1所示電機在Ansys Mechanical結構有限元分析（FEA）軟件中的結果。Motor-CAD解析模型可準確預測由三階力諧波激勵的第0階模態（膨脹模態）。然而，由于寬齒底對定子軛剛度的影響，它無法有效預測由二階力諧波分量激勵的第6階模態（六邊形模態）。
展開 ANSYS諧響應分析在紙機振動分析中的應用
紙機機架的振動特性直接影響紙張的品質。然而對于大型紙機，想要讓機架固有頻率避開所有不同直徑輥子的激振頻率是困難的，這時只要滿足該機架的最大振動振幅小于許可值，我們也認為這個機架的振動屬性是合格的。利用ansys軟件，建立有限元模型，將單位力施加到機架輥子處，進行諧響應分析，得到頻率與位移幅值曲線，經過fortran編程或excel將導出的數值進行轉換，結合由輥子精度等級計算得到的不平衡力，得到車速（即輥子的轉動線速度）與振動速度曲線，最后將各個不同直徑輥子的振動幅值疊加得到最終的振動曲線。與規定的標準值進行比較，從而可以判斷出該機架是否合格。
本文以一臺正在運營的紙機為例（圖1所示），基于以上原理說明ansys諧響應分析在紙機網部振動診斷中的應用。該紙機網部在運行車速900轉/分鐘左右時，流漿箱處存在明顯的振動，從完成部出來的紙的品質也不好。為了找到原因，建立網部的有限元模型，從而判斷出哪些因素對振動的貢獻最大。
2 振動測試
圖2為現場實測得到的流漿箱處的振動瀑布圖，測試范圍是需關心的車速在700m/min至1000m/min，頻率為0Hz至20Hz區間段。結果顯示，大約在5Hz時流漿箱沿紙機方向出現第一階振動幅值，該振動主要是由950/975mm輥子引起（可以由輥子直徑與轉速計算與瀑布圖對比得到），振幅為4.5mm/s，超過了相關文獻規定的許可值。
3 有限元分析
為了更好理解該紙機網部的振動，建立以梁單元與質量單元為主的有限元模型，如圖3所示。它將用來判斷激勵主要來自哪幾個輥子，也用來判斷減小振動措施的有效性。
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