ABAQUS振動(dòng)響應(yīng)的案例
轉(zhuǎn)載，隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)ABAQUS核心
通過(guò)本文，希望讀者能加深對(duì)ABAQUS隨機(jī)響應(yīng)分析的認(rèn)識(shí)和理解。
第一步：建立分析步
建立一個(gè)模態(tài)分析步（簡(jiǎn)）
建立一個(gè)隨機(jī)振動(dòng)分析步；設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，掃頻的范圍為1到2000HZ；分析采用模態(tài)阻尼，從1到20階模態(tài)都是0.02。
第二步：加載
在LOAD模塊中進(jìn)行操作，建立一個(gè)PSD曲線。本操作是在在基座上加載一個(gè)恒為10G2/HZ的功率譜曲線。
建立一個(gè)BASEMOTION，選擇加載的方向，本案例加載兩個(gè)方向，X方向和Y方向，所以整個(gè)操作過(guò)程需要重復(fù)一次（BC-2為U1方向，BC-3為U2方向）把這個(gè)PSD曲線和加載關(guān)聯(lián)起來(lái)。
然后就可以提交計(jì)算檢查結(jié)果了。
注意事項(xiàng)
隨機(jī)振動(dòng)的載荷輸入單位是G2/HZ，所以輸出的加速度單位也是一樣的，同理，位移，速度也是類(lèi)似的，僅僅是一個(gè)統(tǒng)計(jì)意義的數(shù)值，單位是統(tǒng)計(jì)意義的單位。
因?yàn)殡S機(jī)載荷是統(tǒng)計(jì)意義的，所以ABAQUS默認(rèn)并不輸出MISES應(yīng)力，但是可以自己在OUTPUT中輸出MISES應(yīng)力和應(yīng)力的均方根數(shù)值，這個(gè)功能是早期的版本沒(méi)有的。
展開(kāi) 案例13 基于模態(tài)的振動(dòng)響應(yīng)（Abaqus計(jì)算模態(tài)）
之前在superxjw版主的第二課中介紹了如何利用VL計(jì)算基于模態(tài)的振動(dòng)響應(yīng)，但是有網(wǎng)友是采用Abaqus計(jì)算模態(tài)，然后用VL來(lái)計(jì)算后續(xù)的振動(dòng)響應(yīng)以及聲學(xué)響應(yīng)，然后就詢(xún)問(wèn)如何導(dǎo)入Abaqus的模態(tài)分析結(jié)果，因此，做了一個(gè)導(dǎo)入Abaqus的模態(tài)結(jié)果，然后進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算的案例，給大家分享一下。
superxjw版主的視頻教程：
LMS Virtual.Lab 11聲學(xué)視頻教程 第二課 基于模態(tài)的振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算
對(duì)于VL的接口方面：
VL11SL2和VL12都是支持到Abaqus 6.12
所以，喜歡追求新版本，使用Abaqus6.13的朋友們就得注意一下版本的問(wèn)題了。
感謝阿偉在本人學(xué)習(xí)LMS Virtual.Lab過(guò)程中的幫助！
本例視頻及Abaqus模態(tài)計(jì)算結(jié)果文件下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=4100661600&uk=1728334102
LMS Virtual.Lab Acoustics 交流群 238339600
展開(kāi) 機(jī)箱主板振動(dòng)響應(yīng)測(cè)試 ￥800
本案例模擬了半正弦沖擊荷載下計(jì)算機(jī)主板的動(dòng)力響應(yīng)，模擬結(jié)果如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202301/6204afb866a448e39a0a16d218f6e3a3.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>主板位移響應(yīng)</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202301/d16f49c2b5bc4e2b84837a6bebd25616.gif" alt="Untitled2.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>主板應(yīng)力響應(yīng)</strong></p><p>感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流</p>
展開(kāi) 人體固有頻率及對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)
人體能感知的振動(dòng)頻率范圍是1～1000Hz，站立的人對(duì)4～8Hz的振動(dòng)最為敏感，躺臥的人對(duì)1～2Hz的振動(dòng)最為敏感。
人體各部位固有頻率參考值（不同體態(tài)會(huì)有差異）
正是由于各部位固有頻率比較低的原因，次聲波對(duì)人體有很大的破壞作用，因?yàn)槿梭w各部分的固有頻率都在次聲波的頻率范圍之內(nèi)。次聲武器就是利用頻率低于20Hz的次聲波與人體發(fā)生共振，使共振的器官或部位發(fā)生位移和變形而造成人體損傷以至死亡的一種武器。有關(guān)部門(mén)已經(jīng)做出相應(yīng)規(guī)定：要求手工操作的各類(lèi)機(jī)械頻率必須大于20Hz。
2.人體對(duì)振動(dòng)的反應(yīng)
人體對(duì)振動(dòng)的敏感程度和工作方式也有很大的關(guān)系。如操作者通過(guò)他的手施加在工具或者工件上的力的大小和方向，人體暴露在振動(dòng)中的面積和位置等。當(dāng)頻率一定時(shí)，振動(dòng)幅度越大對(duì)機(jī)體的影響越大。振動(dòng)強(qiáng)度以人體對(duì)振動(dòng)的感受程度來(lái)評(píng)價(jià)。
2.1 人體對(duì)振動(dòng)的生理效應(yīng)（全身振動(dòng)）
全身振動(dòng)生理效應(yīng)
0~1Hz引起暈車(chē)；2-3Hz影響內(nèi)臟器官；4~6Hz傷害脊柱......
2.2 人體對(duì)振動(dòng)的舒適性反應(yīng)（全身振動(dòng)）
2.3 人體各部位振動(dòng)響應(yīng)
人體坐標(biāo)定義：胸背-X，左右-Y，頭足-Z。人體Z方向最敏感頻率3-5Hz。
人體Z方向振動(dòng)傳遞率
參考文獻(xiàn)：
《淺談共振的應(yīng)用及其危害》
ISO 2631-2010（GB/T 13441）
GB/T 16441
展開(kāi) 
隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)譜分析技術(shù)
譜分析是一種將模態(tài)分析結(jié)果與一個(gè)已知的譜聯(lián)系起來(lái)，然后計(jì)算模型的位移和應(yīng)力的分析技術(shù)，主要用于確定結(jié)構(gòu)在隨機(jī)載荷下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。同時(shí)，我們需要注意的是，該類(lèi)分析僅考慮線性的單元及材料，忽略各種非線性。
譜分析必須要已知結(jié)構(gòu)的振型和固有頻率，因此需要先進(jìn)行模態(tài)分析，當(dāng)然我們可以考慮材料阻尼的影響。
1. 為什么要使用譜分析技術(shù)
在實(shí)際工程仿真應(yīng)用中，工程師可能采用多種分析技術(shù)進(jìn)行模型的求解，比如時(shí)域中的瞬態(tài)分析。
在瞬態(tài)分析中，為了捕捉不斷迭代的載荷，時(shí)間步長(zhǎng)必須取得足夠小，因而通常很費(fèi)時(shí)。對(duì)于瞬態(tài)分析，它很難應(yīng)用于隨機(jī)振動(dòng)的分析。而在譜分析中，我們則可以快速獲得位移、速度、加速度的最大響應(yīng)，所以我們需要搞清楚什么是響應(yīng)譜。
2. 什么是響應(yīng)譜
考慮安裝于振動(dòng)臺(tái)上的四個(gè)單自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，它們的頻率分別是f1、f2、f3、f4，而且f1<f2<f3<f4。
如果振動(dòng)臺(tái)以頻率f1 激振并且四個(gè)系統(tǒng)的位移響應(yīng)都被記錄下來(lái)，結(jié)果將如下圖所示。
現(xiàn)在再增加頻率為f3 的第二種激振并記錄下位移響應(yīng)，系統(tǒng)1及系統(tǒng)3將達(dá)到峰值響應(yīng)。
如果施加包括幾種頻率的一種綜合激振并僅記錄下峰值響應(yīng)，就將得到下圖所示的曲線，這種曲線稱(chēng)為頻譜，即響應(yīng)譜。
譜曲線代表了理想化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在某激勵(lì)下的最大響應(yīng)，響應(yīng)可以是速度、加速度、位移或力。
展開(kāi) 夾具強(qiáng)迫隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析
利用MSC/ NASTRAN 和PATRAN 軟件建立了某微型發(fā)動(dòng)機(jī)在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)夾具的有限元計(jì)算模型,進(jìn)行了強(qiáng)迫隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析,為縮短夾具的設(shè)計(jì)周期,提高設(shè)計(jì)水平,提供了一種新的途徑;對(duì)于基礎(chǔ)加速度激勵(lì),采用了大質(zhì)量法.
夾具強(qiáng)迫隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析.pdf
水聲波導(dǎo)中圓柱殼的強(qiáng)迫振動(dòng)聲響應(yīng)
原文摘要：
提出了一種分析無(wú)限長(zhǎng)薄圓柱殼在水下波導(dǎo)中的線分布諧波激勵(lì)作用下的振動(dòng)聲學(xué)的解析方法。薄殼的運(yùn)動(dòng)方程建模使用Flugge殼理論，流體結(jié)構(gòu)耦合實(shí)現(xiàn)圖像源方法占的無(wú)限反射聲波波導(dǎo)邊界和格拉夫的附加定理用于調(diào)和圖像源的坐標(biāo)系的解析表達(dá)式。通過(guò)有限元模型的數(shù)值結(jié)果驗(yàn)證了解析模型的振動(dòng)聲響應(yīng)，顯示了良好的一致性。該分析方法為參數(shù)研究自由表面和/或剛性地板的接近對(duì)殼體振動(dòng)聲行為的相對(duì)影響提供了一個(gè)計(jì)算效率高的計(jì)算工具。
原文總結(jié)：
本文介紹了一種評(píng)估薄圓柱殼在線分布諧波激勵(lì)下的淺水振動(dòng)聲學(xué)的高效分析模型。所采用的波導(dǎo)由上部自由表面和下部海床組成。該分析方法采用了Flügge殼方程、鏡像源方法，并應(yīng)用了Graf的加法定理來(lái)協(xié)調(diào)不同坐標(biāo)系的鏡像源。文中提出并驗(yàn)證了振動(dòng)、聲壓和輻射聲功率的指標(biāo)，與相應(yīng)的有限元模擬結(jié)果非常吻合。該分析模型減少了振動(dòng)聲學(xué)問(wèn)題的計(jì)算復(fù)雜性。通常為了解決遠(yuǎn)點(diǎn)問(wèn)題，COMSOL模型的計(jì)算域需要擴(kuò)展，增加了解決系統(tǒng)所需的計(jì)算量。然而，分析方法沒(méi)有遇到同樣的限制。在評(píng)估流體域中單個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的聲壓時(shí)，它的計(jì)算速度比有限元模擬快幾個(gè)數(shù)量級(jí)，需要較少的內(nèi)存和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，相對(duì)于有限元模擬。
隨后的研究使用了現(xiàn)有方法來(lái)研究駐波準(zhǔn)則，通過(guò)將結(jié)果與所謂的“鏡像效應(yīng)”模型進(jìn)行比較，探討了包含鏡像源貢獻(xiàn)在流體-結(jié)構(gòu)耦合中的重要性，比較了與脈動(dòng)單極子的結(jié)果，并對(duì)不同波導(dǎo)配置的極限情況進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，相較于通常忽略了流體-結(jié)構(gòu)耦合項(xiàng)中的鏡像源貢獻(xiàn)的“鏡像”效應(yīng)方法，現(xiàn)有方法是一種更準(zhǔn)確的方法。對(duì)于預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)響應(yīng)來(lái)說(shuō)兩者的比較結(jié)果相似，但在低頻和駐波頻率下，聲學(xué)響應(yīng)存在差異。這強(qiáng)調(diào)了“鏡像”效應(yīng)不適用于預(yù)測(cè)聲學(xué)輸出。
展開(kāi) 基于頻率響應(yīng)的電池包隨機(jī)振動(dòng)仿真
隨機(jī)振動(dòng)是一種無(wú)法用確定的函數(shù)關(guān)系式表述的振動(dòng)形式，處于隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境下的零部件的振動(dòng)加速度幅值、位移幅值、應(yīng)力幅值等無(wú)法預(yù)知。汽車(chē)受路面激勵(lì)而產(chǎn)生的振動(dòng)、船舶受海浪作用產(chǎn)生的晃動(dòng)、飛機(jī)受氣流的影響產(chǎn)生的擺動(dòng)都是隨機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的載荷描述，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方式，把各個(gè)頻段的載荷大小分類(lèi)，用功率譜密度來(lái)統(tǒng)計(jì)載荷的信息。
下圖為電池包振動(dòng)測(cè)試國(guó)標(biāo)中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?yàn)槁访妗④?chē)架的振動(dòng)主要是低頻振動(dòng)，對(duì)電池包的激勵(lì)頻率一般不高于30Hz。
基于頻率響應(yīng)法的電池包隨機(jī)振動(dòng)仿真原理是：
（1）進(jìn)行電池包的頻率響應(yīng)分析，獲得整個(gè)電池包的加速度功率譜激勵(lì)和響應(yīng)之間的傳遞函數(shù)。然后傳遞函數(shù)的平方與加速度功率譜相乘獲得隨機(jī)振動(dòng)的響應(yīng)。如下:
其中，H（iw）為傳遞函數(shù)；Sout（w）為電池包的響應(yīng)；Sin（w）為加速度功率譜激勵(lì)；
（2）采用均方根應(yīng)力和應(yīng)力分布的三區(qū)間法評(píng)價(jià)隨機(jī)振動(dòng)
一旦確定了隨機(jī)振動(dòng)的響應(yīng)的譜密度，響應(yīng)的均方根值就可以根據(jù)下式得出：
可知：響應(yīng)的譜密度曲線與橫坐標(biāo)圍城的面積為響應(yīng)的均方根值。
Steinberg根據(jù)應(yīng)力的高斯分布將結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平劃分為三個(gè)層次，分別為1σ、2σ、3σ應(yīng)力。三個(gè)應(yīng)力水平對(duì)應(yīng)發(fā)生的頻率如下表所示。三區(qū)間法假設(shè)，所有應(yīng)力發(fā)生的頻率為99.73%，應(yīng)力水平高于3σ的頻率為0.27%。
所以，我們仿真后得到的1σ應(yīng)力擴(kuò)大3倍得到3σ應(yīng)力，只要3σ應(yīng)力低于材料的屈服極限，就認(rèn)為結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足隨機(jī)振動(dòng)要求。
展開(kāi) 仿真APP在電路板隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用
圖7 定義邊界條件
6）創(chuàng)建頻率分析載荷步
使用模態(tài)疊加法在Simdroid進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析。在隨機(jī)振動(dòng)分析之前首先進(jìn)行頻率（模態(tài)）分析，用于提取頻率分析的固有頻率和模態(tài)振型結(jié)果。設(shè)置模態(tài)階次，通常要求最后一階固有頻率值為PSD曲線頻率范圍的1.5倍，可采取試算的方式，以確定模態(tài)分析階次。Simdroid頻率分析設(shè)置中也支持用戶(hù)設(shè)置頻率區(qū)間的上下限。
圖8 頻率分析載荷步設(shè)置
通過(guò)模態(tài)計(jì)算，獲取了印制電路板結(jié)構(gòu)前10階固有模態(tài)特性，包括模態(tài)頻率和模態(tài)振型。印制電路板結(jié)構(gòu)模態(tài)分析結(jié)果如下：
圖9 模態(tài)頻率
圖10 模態(tài)振型
7）創(chuàng)建隨機(jī)振動(dòng)載荷步
a）定義功率譜密度函數(shù)
圖11 隨機(jī)激勵(lì)的功率譜函數(shù)（PSD）定義
b）隨機(jī)響應(yīng)分析參數(shù)設(shè)置
定義頻率范圍上下限，設(shè)置掃頻點(diǎn)數(shù)和固有頻率集中系數(shù)。選取振型數(shù)，建議包括輸入響應(yīng)譜中定義的最大頻率的1.5倍。
Simdroid提供多種阻尼類(lèi)型，用戶(hù)根據(jù)資料或試驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇相應(yīng)的阻尼類(lèi)型。
在相關(guān)系數(shù)設(shè)置菜單中，定義參考重力加速度，使加速度PSD譜單位為g^2/Hz；在支座運(yùn)動(dòng)菜單中，定義激勵(lì)譜的類(lèi)型和加載方向。
圖12 隨機(jī)響應(yīng)分析載荷步設(shè)置
8）提交隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析，查看分析結(jié)果
Simdroid計(jì)算輸出結(jié)果的均方根值，默認(rèn)為1σ，計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足正態(tài)分布，即在68.27%（1σ）時(shí)間響應(yīng)內(nèi)小于標(biāo)準(zhǔn)值（均方根值）。
當(dāng)取2σ（95.54%）時(shí)，隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)的最大響應(yīng)幅值為2倍均方根值（1σ對(duì)應(yīng)的RMS值）；當(dāng)取3σ（99.73%）時(shí)，隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)的最大響應(yīng)幅值為3倍均方根值（1σ對(duì)應(yīng)的RMS值）。
展開(kāi) ANSYS求解單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)分析
問(wèn)題： 圖示系統(tǒng)質(zhì)量塊質(zhì)量為m=30kg，彈簧剛度為k=30kN/m并且彈簧質(zhì)量可以忽略，質(zhì)量塊被向左方向推離位置10mm后放手，求此系統(tǒng)的固有頻率、周期和響應(yīng)，以及彈簧所受的力。
理論解：
！1求解系統(tǒng)的固有頻率
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4 !mass21二維無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的質(zhì)量點(diǎn)
keyopt,2,3,2 !2d軸向彈簧
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
d,1,all
d,2,uy
/solu
antype,modal
modopt,lanb,1
mxpand,1
solve
/post1
set,list
！2求系統(tǒng)的響應(yīng)曲線
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4
keyopt,2,3,2
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
/solu
antype,trans
Trnopt,full
outres,all,all
timint,off
d,1,all
d,2,uy
d,2,ux,0.01
time,1
solve
time,2
kbc,0
ddele,2,ux
timint,on
autots,on
deltim,0.01,,0.1
solve
/post26
nsol,2,2,u,x
plvar,2
prvar,2
最后得到結(jié)果質(zhì)量點(diǎn)的位移響應(yīng)曲線
展開(kāi) 學(xué)術(shù)分享 | 用于定量分析的外圈故障滾動(dòng)軸承的振動(dòng)響應(yīng)機(jī)理
實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果十分一致，可以看出該結(jié)果對(duì)于理解不同故障嚴(yán)重程度滾動(dòng)軸承的振動(dòng)響應(yīng)機(jī)理是有效的。
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2 主要工作與貢獻(xiàn)
1、 分析了滾動(dòng)體進(jìn)入軸承外圈缺陷和離開(kāi)軸承外圈缺陷造成的沖擊成分，構(gòu)造了外圈故障滾動(dòng)軸承的振動(dòng)響應(yīng)。
2、 討論了軸承故障尺寸對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的影響，描述了滾動(dòng)軸承外圈故障出現(xiàn)的雙沖擊現(xiàn)象，研究了缺陷尺寸變化與雙沖擊成分之間時(shí)間間隔的變化規(guī)律。
3、 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)信號(hào)的分析，驗(yàn)證了所提振動(dòng)響應(yīng)機(jī)理對(duì)于滾動(dòng)軸承定量分析的有效性。
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3 方法流程
1、 普通滾動(dòng)軸承的動(dòng)力學(xué)模型
在之前研究的基礎(chǔ)上，引入了單元諧振器來(lái)建立故障滾動(dòng)軸承的有效非線性振動(dòng)模型，如圖1所示。提出了一種5自由度非線性振動(dòng)模型，該模型由水平和垂直方向上的4自由度內(nèi)圈和外圈以及垂直方向上的1自由度單元諧振器組成。
展開(kāi) 
基于optistruct模態(tài)頻率響應(yīng)的電池包隨機(jī)振動(dòng)分析 ￥15
基于隨機(jī)振動(dòng)仿真手段評(píng)估車(chē)用電池箱結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。依據(jù)GB/T 31467.3-2015法規(guī)要求,采用OptiStruct軟件以電池箱模型模態(tài)頻率為依據(jù)對(duì)電池箱進(jìn)行PSD隨機(jī)振動(dòng)分析。為避免與汽車(chē)振動(dòng)源共振,重點(diǎn)研究電池箱與激勵(lì)源頻率接近的頻率下的PSD隨機(jī)振動(dòng)的響應(yīng)結(jié)果。利用CAE仿真手段能夠大幅度縮短電池箱的設(shè)計(jì)周期,優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程。
隨機(jī)振動(dòng)是一種無(wú)法用確定的函數(shù)關(guān)系式表述的振動(dòng)形式，處于隨機(jī)振動(dòng)環(huán)境下的零部件的振動(dòng)加速度幅值、位移幅值、應(yīng)力幅值等無(wú)法預(yù)知。汽車(chē)受路面激勵(lì)而產(chǎn)生的振動(dòng)、船舶受海浪作用產(chǎn)生的晃動(dòng)、飛機(jī)受氣流的影響產(chǎn)生的擺動(dòng)都是隨機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的載荷描述，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方式，把各個(gè)頻段的載荷大小分類(lèi)，用功率譜密度來(lái)統(tǒng)計(jì)載荷的信息。
隨機(jī)振動(dòng)分析結(jié)果
本案例以Z向隨機(jī)振動(dòng)為例，其它方向結(jié)合功率譜要求（X/Y）依次類(lèi)推。 下圖為電池包振動(dòng)測(cè)試國(guó)標(biāo)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?yàn)槁访妗④?chē)架的振動(dòng)主要是低頻振動(dòng)，對(duì)電池包的激勵(lì)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(jù)應(yīng)力的高斯分布將結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平劃分為三個(gè)層次，分別為1σ、2σ、3σ應(yīng)力。三個(gè)應(yīng)力水平對(duì)應(yīng)發(fā)生的頻率如下表所示。
展開(kāi) ANSYS諧響應(yīng)分析在紙機(jī)振動(dòng)分析中的應(yīng)用
紙機(jī)機(jī)架的振動(dòng)特性直接影響紙張的品質(zhì)。然而對(duì)于大型紙機(jī)，想要讓機(jī)架固有頻率避開(kāi)所有不同直徑輥?zhàn)拥募ふ耦l率是困難的，這時(shí)只要滿(mǎn)足該機(jī)架的最大振動(dòng)振幅小于許可值，我們也認(rèn)為這個(gè)機(jī)架的振動(dòng)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(jī)架輥?zhàn)犹帲M(jìn)行諧響應(yīng)分析，得到頻率與位移幅值曲線，經(jīng)過(guò)fortran編程或excel將導(dǎo)出的數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，結(jié)合由輥?zhàn)泳鹊燃?jí)計(jì)算得到的不平衡力，得到車(chē)速（即輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)線速度）與振動(dòng)速度曲線，最后將各個(gè)不同直徑輥?zhàn)拥?em>振動(dòng)幅值疊加得到最終的振動(dòng)曲線。與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從而可以判斷出該機(jī)架是否合格。
本文以一臺(tái)正在運(yùn)營(yíng)的紙機(jī)為例（圖1所示），基于以上原理說(shuō)明ansys諧響應(yīng)分析在紙機(jī)網(wǎng)部振動(dòng)診斷中的應(yīng)用。該紙機(jī)網(wǎng)部在運(yùn)行車(chē)速900轉(zhuǎn)/分鐘左右時(shí)，流漿箱處存在明顯的振動(dòng)，從完成部出來(lái)的紙的品質(zhì)也不好。為了找到原因，建立網(wǎng)部的有限元模型，從而判斷出哪些因素對(duì)振動(dòng)的貢獻(xiàn)最大。
2 振動(dòng)測(cè)試
圖2為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到的流漿箱處的振動(dòng)瀑布圖，測(cè)試范圍是需關(guān)心的車(chē)速在700m/min至1000m/min，頻率為0Hz至20Hz區(qū)間段。結(jié)果顯示，大約在5Hz時(shí)流漿箱沿紙機(jī)方向出現(xiàn)第一階振動(dòng)幅值，該振動(dòng)主要是由950/975mm輥?zhàn)右穑梢杂奢佔(zhàn)又睆脚c轉(zhuǎn)速計(jì)算與瀑布圖對(duì)比得到），振幅為4.5mm/s，超過(guò)了相關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定的許可值。
3 有限元分析
為了更好理解該紙機(jī)網(wǎng)部的振動(dòng)，建立以梁?jiǎn)卧c質(zhì)量單元為主的有限元模型，如圖3所示。它將用來(lái)判斷激勵(lì)主要來(lái)自哪幾個(gè)輥?zhàn)樱灿脕?lái)判斷減小振動(dòng)措施的有效性。
展開(kāi) 模態(tài)疊加和直接振動(dòng)響應(yīng)所得結(jié)果不等？
請(qǐng)教大家一個(gè)問(wèn)題： 我用Fluent計(jì)算得到了流場(chǎng)面上的脈動(dòng)壓力，然后用這個(gè)壓力在virtual.lab >noise&vibration>system analyse中去激勵(lì)結(jié)構(gòu)看結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅值和頻率。
分別用了模態(tài)疊加和直接振動(dòng)響應(yīng)得到了計(jì)算結(jié)果。發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：
1、直接振動(dòng)響應(yīng)所得到結(jié)構(gòu)上參考點(diǎn)的幅值明顯大于模態(tài)疊加所得到的幅值，但主要模態(tài)頻率是一樣的。
2 計(jì)算結(jié)果只能看到模態(tài)響應(yīng)曲線，如何得到時(shí)域？特別想知道導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的絕對(duì)振幅是多少？
麻煩各位高手能否給出指導(dǎo)，先謝謝了。
展開(kāi) 案例分享 | Actran 助力衛(wèi)星太陽(yáng)能電池的振動(dòng)聲學(xué)響應(yīng)預(yù)測(cè)
IABG混響室中的通信衛(wèi)星，空中客車(chē)防務(wù)及與航天公司2017年版權(quán)所有
MSC 軟件解決方案
空中客車(chē)防務(wù)與航天公司的工程師通過(guò)使用 MSC Nastran 和 Actran 的方法來(lái)預(yù)測(cè)太陽(yáng)能電池板在離地升空時(shí)的振動(dòng)聲學(xué)響應(yīng)。用 MSC Nastran 計(jì)算太陽(yáng)能電池板的模態(tài)頻率和振型；同時(shí)用 Actran 對(duì)復(fù)雜的聲學(xué)耗散和傳播進(jìn)行建模以豐富結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)作用在折疊起來(lái)的太陽(yáng)能電池帆板上的聲學(xué)載荷環(huán)境進(jìn)行建模。
電池帆板之間的空氣層建模
太陽(yáng)能電池帆板在折疊時(shí)，各層之間會(huì)形成薄空氣層。對(duì)這些空氣層進(jìn)行建模對(duì)于確保能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)最終振動(dòng)有著極其重要的意義。實(shí)際上，這些空氣層起到了減震器的作用，顯著影響了各個(gè)電池板的振動(dòng)。
此外，由于這些空氣層的尺寸很小（幾毫米），因此會(huì)發(fā)生粘熱耗散，從而影響聲波的傳播。Actran 中包含了多種高級(jí)數(shù)值建模技術(shù)，可以對(duì)這些影響進(jìn)行建模并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)最終響應(yīng)。
圖2. 太陽(yáng)能電池板振動(dòng)譜，對(duì)空氣夾層的影響
圖3. 太陽(yáng)能電池板振動(dòng)頻譜，對(duì)電池板層間空氣粘性的影響進(jìn)行建模
圖4.
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