沖擊譜分析的案例
簡(jiǎn)述沖擊響應(yīng)譜分析
一種方式就是直接在*SPECTRUM命令行數(shù)據(jù)塊中輸入譜曲線插值點(diǎn)數(shù)據(jù)；另一種則利用*SPECTRUM命令中INPUT選項(xiàng)，調(diào)用用戶譜曲線數(shù)據(jù)文件。
響應(yīng)譜分析基本過(guò)程大致可以分為如下四個(gè)部分：
1．建立模型；
2．模態(tài)分析；
3．譜分析；
4．觀察結(jié)果。
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漢航NTS.LAB沖擊響應(yīng)譜測(cè)量和分析
最大響應(yīng)譜、初始響應(yīng)譜、殘余響應(yīng)譜包絡(luò)
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NTS.LAB 沖擊響應(yīng)譜參數(shù)設(shè)置
在進(jìn)行沖擊響應(yīng)譜分析時(shí)，需要注意若干參數(shù)的正確選擇，如采樣頻率、觸發(fā)設(shè)置、阻尼比、倍頻程分析，以下為NTS.LAB的具體設(shè)置：
（1）采樣頻率：在振動(dòng)分析中，根據(jù)采樣定理，采樣頻率取為分析頻率的上限的2.56倍即可。對(duì)沖擊響應(yīng)譜的計(jì)算，一般不得低于4倍，最好取6~10倍。采樣頻率過(guò)高并不好，一則是計(jì)算工作量加大，更重要的是在低頻分析時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不穩(wěn)定。
采樣頻率設(shè)置
（2）觸發(fā)設(shè)置：在進(jìn)行沖擊信號(hào)采集時(shí)，首先需要保證采集到完整的沖擊波形，因此需要設(shè)置合適的觸發(fā)量級(jí)和預(yù)觸發(fā)延遲占比，以保證采集到完整的瞬態(tài)沖擊信號(hào)。
展開(kāi) 沖擊響應(yīng)譜計(jì)算
同樣的，可以求解系統(tǒng)的速度響應(yīng)和加速度響應(yīng)，并繪制相對(duì)應(yīng)的沖擊響應(yīng)譜曲線。
由單自由度系統(tǒng)的響應(yīng)公式可以發(fā)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)是時(shí)間的函數(shù)，因此系統(tǒng)響應(yīng)又分為沖擊作用時(shí)間內(nèi)的響應(yīng)和沖擊作用后的響應(yīng)，具體可有如下分類：
半正弦激勵(lì)輸入(紫線)所產(chǎn)生的瞬態(tài)響應(yīng)(藍(lán)線，包含主響應(yīng)與殘余響應(yīng))
(1)初始(主)響應(yīng)譜：在沖擊持續(xù)作用時(shí)間范圍內(nèi)出現(xiàn)的最大響應(yīng)峰值與系統(tǒng)固有頻率之間的關(guān)系，簡(jiǎn)稱“主譜”。它存在著正、負(fù)之分，正向指的是與激勵(lì)同方向的響應(yīng)峰值，負(fù)向則是與激勵(lì)方向相反的響應(yīng)峰值，如上圖中的點(diǎn)2(正向)和3(負(fù)向)，點(diǎn)1為主響應(yīng)絕對(duì)值的峰值點(diǎn)。
(2)殘余響應(yīng)譜：在沖擊持續(xù)作用完結(jié)之后的時(shí)間范圍內(nèi)出現(xiàn)的最大響應(yīng)峰值與系統(tǒng)固有頻率之間的關(guān)系，簡(jiǎn)稱“余譜”。它同樣存在著正、負(fù)之分，正、負(fù)方向與主譜的正、負(fù)向定義相同，如上圖中的點(diǎn)5(正向)和6(負(fù)向)，點(diǎn)4為殘余響應(yīng)絕對(duì)值的峰值點(diǎn)。
(3)最大響應(yīng)譜：在整個(gè)響應(yīng)過(guò)程中的最大響應(yīng)峰值(絕對(duì)值)與系統(tǒng)固有頻率之間的關(guān)系，亦為“主譜”和“余譜”的包絡(luò)譜。
最大響應(yīng)譜、初始響應(yīng)譜、殘余響應(yīng)譜包絡(luò)
4 NTS.LAB 沖擊響應(yīng)譜參數(shù)設(shè)置
在進(jìn)行沖擊響應(yīng)譜分析時(shí)，需要注意若干參數(shù)的正確選擇，如采樣頻率、觸發(fā)設(shè)置、阻尼比、倍頻程分析，以下為NTS.LAB的具體設(shè)置：
(1)采樣頻率：在振動(dòng)分析中，根據(jù)采樣定理，采樣頻率取為分析頻率的上限的2.56倍即可。對(duì)沖擊響應(yīng)譜的計(jì)算，一般不得低于4倍，最好取6～10倍。采樣頻率過(guò)高并不好，一則是計(jì)算工作量加大，更重要的是在低頻分析時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不穩(wěn)定。
展開(kāi) ANSYS Workbench 沖擊譜分析
這是 ANSYS 工程實(shí)戰(zhàn) 第 57 篇文章
問(wèn)題描述：用有限元軟件分析沖擊問(wèn)題，一直是很多仿真工程師覺(jué)得比較難的，并不是操作難，而是因?yàn)橛?jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果差異較大，這里用 ANSYS Workbench 分析沖擊問(wèn)題，大家共同探討。
1. 模態(tài)分析
模擬力學(xué)沖擊試驗(yàn)使用響應(yīng)譜分析（Response Spectrum Analysis）,進(jìn)行沖擊分析前需進(jìn)行模態(tài)分析，材料的任何非線性將被忽略，模態(tài)和響應(yīng)譜分析的具體設(shè)置界面如圖 1 。
圖 1 模態(tài)和沖擊互聯(lián)界面
模型簡(jiǎn)化：對(duì)關(guān)鍵件進(jìn)行模型簡(jiǎn)化，如圖 2 所示，模型需進(jìn)行 part 設(shè)置。
圖 2 簡(jiǎn)化模型及 part 設(shè)置
模型接觸設(shè)置：模型之間不設(shè)置接觸，如圖 3 所示。
圖 3 模型之間不設(shè)置接觸
模型各部件根據(jù)重要情況設(shè)置不同的網(wǎng)格大小及組合，網(wǎng)格大小設(shè)置，如圖 4 所示。
圖 4 網(wǎng)格設(shè)置
模態(tài)結(jié)果: 設(shè)置固定約束后進(jìn)行 solve 計(jì)算，得到模態(tài)結(jié)果，一般我們只看前 6 階模態(tài)振型，如圖 5 和圖 6 顯示了前 2 階振型圖 。
圖 5 1 階模態(tài)振型
圖 6 2 階模態(tài)振型
2. 沖擊分析
沖擊分析設(shè)置采用默認(rèn)設(shè)置，如圖 7 ，阻尼不做設(shè)置。阻尼大小對(duì)沖擊分析的結(jié)果影響比較小。
圖 7 沖擊設(shè)置
點(diǎn)擊工具欄 RS Base Excitation 選擇 RS Acceleration ，雙擊選擇固定約束，方向選擇 Y （X 或 Z）,輸入頻率和沖擊譜，其他方向設(shè)置方法相同，如圖 8 。
展開(kāi) 
提高Nastran計(jì)算效率的幾點(diǎn)建議 附NASTRAN 瞬態(tài)、沖擊譜、隨機(jī)振動(dòng)分析下載
1）在振動(dòng)分析中，我們往往比較關(guān)注速度和加速度結(jié)果，那么可以選擇一些有代表性的點(diǎn)，組成SET集合，只輸出節(jié)點(diǎn)SET集的結(jié)果；對(duì)于應(yīng)力結(jié)果，也可以只將高應(yīng)力區(qū)和關(guān)注的應(yīng)力區(qū)結(jié)果進(jìn)行輸出。
2）F06文件控制，Nastran會(huì)將模型和計(jì)算結(jié)果以文本形式保存在F06文件中，這樣會(huì)導(dǎo)致F06文件很大，數(shù)據(jù)的讀入也耗時(shí)較長(zhǎng)。可以相應(yīng)的進(jìn)行輸出控制。
不要求將模型輸出到F06文件：ECHO=NONE。
不要求將結(jié)果文件寫(xiě)到F06文件中，以位移輸出為例說(shuō)明。
PRINT是將位移結(jié)果輸出到F06文件中
PLOT是產(chǎn)生位移但不輸出位移。
下載地址：NASTRAN 瞬態(tài)、沖擊譜、隨機(jī)振動(dòng)分析
展開(kāi) NEi Nastran復(fù)合材料助“龍”飛船發(fā)射成功
NEI NASTRAN中的PSD可輸入自身或交叉譜密度，分別表示單個(gè)或多個(gè)時(shí)間歷程的交叉作用的頻譜特性。計(jì)算出響應(yīng)功率譜密度、自相關(guān) 函數(shù)及響應(yīng)的RMS值等。
響應(yīng)譜分析(有時(shí)稱為沖擊譜分析)提供了一個(gè)有別于瞬態(tài)響應(yīng)的分析功能，在分析中結(jié)構(gòu)的激勵(lì)用各個(gè)小的分量來(lái)表示，結(jié)構(gòu)對(duì)于這些分量的響應(yīng)則是這個(gè)結(jié)構(gòu)每個(gè)模態(tài)的最大響應(yīng)的組合。
頻率響應(yīng)分析，用于計(jì)算結(jié)構(gòu)在周期振蕩載荷作用下對(duì)每一個(gè)計(jì)算頻率的動(dòng)響應(yīng)。計(jì)算結(jié)果分實(shí)部和虛部?jī)刹糠帧?實(shí)部代表響應(yīng)的幅度，虛部代表響應(yīng)的相角。模態(tài)頻率響應(yīng)分析和隨機(jī)響應(yīng)分析在頻域中解決的二類問(wèn)題與直接頻率響應(yīng)分析解決相同的問(wèn)題。結(jié)構(gòu)矩陣用忽略阻尼的實(shí)特征值分析進(jìn)行了壓縮，然后用模態(tài)坐標(biāo)建立廣義剛度和質(zhì)量矩陣。該分析的輸出類型與直接頻率響應(yīng)分析得到的輸出類型相同。
NEI Laminate Composites（NEI復(fù)合材料）
NEI Laminate Composites專門為高效地設(shè)計(jì)和評(píng)估復(fù)合材料結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)定制化集成功能。作為NEI Advanced FEM package的擴(kuò)展，NEI Laminate Composites允許您創(chuàng)建和編輯纖維束和層壓板，根據(jù)纖維束和層壓板的定義計(jì)算屬性，利用斷裂包絡(luò)來(lái)進(jìn)行層壓板負(fù)荷分析，導(dǎo)出和導(dǎo)入MS Excel或其它表格式層壓板數(shù)據(jù)，用工具把層壓板應(yīng)用于有限元模型從而根據(jù)幾何圖形對(duì)層壓板進(jìn)行定向，利用立即可用的層壓板殼元件和實(shí)體元件、后處理纖維束應(yīng)力、應(yīng)變和斷裂指數(shù)來(lái)進(jìn)行分析。
展開(kāi) 結(jié)構(gòu)振動(dòng)、沖擊、碰撞計(jì)算、動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)、振動(dòng)疲勞分析與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M
5、完全法中阻尼設(shè)置原理
6、諧響應(yīng)分析支持的邊界和載荷類型
7、完全法的計(jì)算設(shè)置
8、基于模態(tài)疊加法的諧響應(yīng)計(jì)算方法
9、諧響應(yīng)分析后處理方法
工程實(shí)例-1：薄壁鋼板的預(yù)應(yīng)力諧響應(yīng)分析（正弦掃頻分析）
瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
1、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介
2、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)理論
3、積分時(shí)間步長(zhǎng)選取準(zhǔn)則
4、完全法的基本設(shè)置
5、完全法的初始條件
6、完全法的支持的載荷和支撐條件
7、基于模態(tài)疊加法的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)
8、沖擊載荷作用下結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算
9、 結(jié)構(gòu)碰撞動(dòng)力計(jì)算
工程實(shí)例-1：電路板跌落與碰撞計(jì)算
工程實(shí)例-2：連桿機(jī)構(gòu)剛-柔耦合多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算
工程實(shí)例-3：高層建筑結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)計(jì)算
工程實(shí)例-4：沖擊載荷作用下船用配電箱的動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算
響應(yīng)譜分析
1、響應(yīng)譜分析簡(jiǎn)介
2、生成響應(yīng)譜的方法
3、響應(yīng)譜分析的類型
4、單點(diǎn)響應(yīng)譜分析
5、多點(diǎn)響應(yīng)譜分析
6、響應(yīng)譜計(jì)算的設(shè)置
工程實(shí)例-1：建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的響應(yīng)譜分析
工程實(shí)例-2：配電箱沖擊響應(yīng)譜分析
隨機(jī)振動(dòng)
分析
1、隨機(jī)振動(dòng)分析簡(jiǎn)介
2、生成功率譜密度（PSD）的方法
3、隨機(jī)振動(dòng)分析理論
4、PSD曲線擬合
5、PSD分析設(shè)置
6、隨機(jī)振動(dòng)1σ 2σ 3σ計(jì)算結(jié)果的解釋
工程實(shí)例-1：PCB電路主板的隨機(jī)振動(dòng)分析
工程實(shí)例-1：電動(dòng)汽車動(dòng)力電池箱隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)仿真
結(jié)構(gòu)沖擊
計(jì)算
1、概述
2、等效靜態(tài)方法（沖擊設(shè)計(jì)因子方法）
3、譜分析法
3.1沖擊響應(yīng)譜法
展開(kāi) 包絡(luò)譜識(shí)別沖擊振動(dòng)在Ansys軟件中如何仿真（二） ￥5
在筆者的前一篇免費(fèi)文章《包絡(luò)譜識(shí)別沖擊振動(dòng)在Ansys軟件中如何仿真（一）》中，筆者在Ansys平臺(tái)下使用APDL對(duì)一個(gè)平板施加了連續(xù)沖擊，并且提取了平板上另外一點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)。在本篇中，作者使用開(kāi)源軟件Scilab對(duì)該平板振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行包絡(luò)分析，識(shí)別出了沖擊頻率，在仿真中證明了包絡(luò)譜法的有效性。并且筆者將展示實(shí)際工作中遇到的軸承故障問(wèn)題，實(shí)踐表明，包絡(luò)譜法是識(shí)別軸承故障的有效方法。
包絡(luò)譜識(shí)別沖擊振動(dòng)在Ansys軟件中如何仿真（一）
將參數(shù)寫(xiě)入文件
(F12.9)
*CFCLOS
以上APDL命令：對(duì)一個(gè)平板施加了連續(xù)沖擊，并且提取了平板上另外一點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)。
下一篇文章預(yù)告：
1.對(duì)該平板振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行包絡(luò)分析，查看包絡(luò)譜結(jié)果，是否抓住了連續(xù)沖擊頻率。
2.附錄以上分析的APDL源文件，以及連續(xù)沖擊時(shí)域數(shù)據(jù)impact.txt等。
3.筆者將工作中遇到的實(shí)際軸承故障與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比，論證包絡(luò)譜分析的有效性。
【譜分析】隨機(jī)譜響應(yīng)分析 ￥1
【譜分析】隨機(jī)譜響應(yīng)分析
52基于MATLAB的希爾伯特Hilbert變換求包絡(luò)譜，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行初步濾波，之后進(jìn)行包絡(luò)譜分析 ￥25.9
基于MATLAB的希爾伯特Hilbert變換求包絡(luò)譜，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行初步濾波，之后進(jìn)行包絡(luò)譜分析。可替換自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
代做 ABAQUS 響應(yīng)譜分析 隨機(jī)響應(yīng)分析，模態(tài)分析
研三力學(xué)專業(yè)，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富，滿意后付全款。
反應(yīng)譜分析與Pushover分析
反應(yīng)譜分析是根據(jù)結(jié)構(gòu)自身特性及場(chǎng)地特征確定的地震加速度最大值，然后將此加速度值作用值施加至結(jié)構(gòu)上，進(jìn)一步求得結(jié)構(gòu)在地震作用下的荷載值，然后將地震荷載與其他荷載進(jìn)行組合合理選擇結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的配筋或者截面。 Pushover分析則是在已知結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋和截面的情況下，施加等效靜力荷載（根據(jù)地震作用確定），來(lái)確認(rèn)地震作用下整體結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)，以及確定塑性鉸出現(xiàn)順序，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)工程師來(lái)確認(rèn)需要構(gòu)造加強(qiáng)的部位。 通過(guò)以上介紹可以看出，這兩種分析方法是相輔相成，共同完成抗震設(shè)計(jì)。而且，Pushover分析中的需求譜是通過(guò)加速度反應(yīng)譜轉(zhuǎn)化求得，Pushover分析亦可采用反應(yīng)譜分析多的層剪力分布模式加載。二者從本質(zhì)上都是將動(dòng)力問(wèn)題簡(jiǎn)化為靜力問(wèn)題，便于工程師理解和使用。
展開(kāi) Abaqus的響應(yīng)譜分析 附Abaqus頻響分析完整過(guò)程下載
反應(yīng)在特定的激勵(lì)作用下的單自由度系統(tǒng)的最大響應(yīng)（最大振幅、速度、加速度或者其它的量）隨自然頻率（或者自然周期）變化的曲線，稱為響應(yīng)譜 (response spectrum)。因?yàn)樗L的是最大響應(yīng)對(duì)固有頻率的關(guān)系曲線，所以響應(yīng)譜提供了所有可能的單自由度系統(tǒng)的最大響應(yīng)。
一旦得到了對(duì)應(yīng)于某一特定激勵(lì)的響應(yīng)譜，只需要知道系統(tǒng)的固有頻率就可以求出它的最大響應(yīng)。
無(wú)阻尼單自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程為：
其中，ω 是圓頻率。該方程的解由通解xc(t ) 和特解xp(t ) 兩部分組成，即：
將x(t ) 代入微分方程可得
其中，A 和B 為常數(shù)，ωn 是系統(tǒng)的固有頻率：
將以下初始條件代入上式，
即可確定常數(shù)A和B
因此，x(t ) 可表達(dá)為
此即為單自由度系統(tǒng)無(wú)阻尼強(qiáng)迫振動(dòng)的精確解。從此解答中求得最大值，即為在特定固有頻率和載荷譜下的響應(yīng)譜。
在ABAQUS中，響應(yīng)譜分析是分為兩步完成的，第一步需要設(shè)置一個(gè)頻率提取分析步，提取結(jié)構(gòu)的前幾階固有頻率；在第二個(gè)分析步中設(shè)置響應(yīng)譜分析。
值得注意的是，譜分析的激勵(lì)是在step中加載的，不需要在load中進(jìn)行設(shè)置。
下載地址：Abaqus頻響分析完整過(guò)程
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