支架頻率響應分析的案例
關于模態分析和頻率響應分析
（7）流-固耦合分析
流-固耦合分析主要用于解決流體（含氣體）與結構之間的相互作用效應。NX Nastran中擁有多種方法求解完全的流-固耦合分析問題，包括：流-固耦合法、水彈性流體單元法、虛質量法。
二、模態分析和頻率響應分析的概念
模態分析和頻率響應分析的確是兩個不同的概念。
模態是結構固有的一種特性，它只與結構的形狀、約束形式、材料特性等有關，而與其他輸入（例如加載）無關。模態分析主要目的有：了解結構的共振區域，為結構設計提供一定的指導；對計算模型進行校驗，驗證你做仿真計算的模型是否正確；開展瞬態分析、譜分析的基礎。
而頻率響應分析則是指結構對一載荷（可以是沖擊載荷，也可能是一頻率在一定范圍內的載荷）的響應。頻率響應分析的目的是確定結構上兩點的輸入輸出關系（一般以頻率為橫坐標）。
1、模態分析亦稱振型分析
指結構動態特性的理論分析與實驗分析。目的是確定結構的模態參數，如固有頻率、阻尼、振型等。
理論分析采用有限元法。在結構復雜和所劃分的有限單元數目過多時，采用簡化的方法使有限元模型的自由度減少，或用模態綜合法，把結構劃分為若干個子結構，先求出子結構的模態，再進行綜合。
實驗分析是利用模擬實驗設施，激勵結構使其作橫向彎曲振動、縱向振動和扭轉振動，通過實時分析儀和計算機進行數據采集和處理，測試結構的響應，給出模態參數。實驗分析的結果用于驗證理論計算結果的精確性，并找出改進分析精度的途徑。廣泛應用于航空、航天器的振動性能分析，以及機器和一些大型建筑(如橋梁)的故障診斷與監測。
2、頻率響應分析
Z向上的頻率響應
Y向上的頻率響應
Magnitude響應的振幅
來自CAE技術聯盟
展開 模態頻率響應分析步驟
按正常模態分析的步驟建立結構模態分析的模型，定義材料和單元屬性以及邊界條件等。
2. 進行求解設置，在設定solution type時選擇Normal Modes，并選中Interactive Modal Analysis選項，如下圖
3. 其它的設置和正常的模態分析一樣。在Subcase Select中選擇所有要分析的工況，Apply后生成bdf文件，并求解，或直接在Patran中遞交求解。手動啟動Nastran進行求解時注意不能設置參數 SCR=YES，包括在Nastran的配置文件中。
4．模態求解完成后，接下來就可以使用模態的求解結果進行頻率響應的分析。選擇Analysis菜單，設置Object為：interactive
5. 選者 DBALL文件，如下圖：
6．接下來創建載荷，點擊Create Loading，如下圖。對載荷進行逐項設置
7．再定義結果輸出。點擊Output Request，在其中定義激勵頻率和節點以及單元的輸出。
8．定義完成后按Apply求解（Full Run形式），或者生成bdf文件，手動遞交分析。
9．計算完成后，點擊View Result菜單，可讀入結果，進行后處理，如下圖。在此菜單下的后處理只能畫出各種曲線。
10．如需觀看云圖，可使用讀入xdb文件的方法。菜單：
Analysis -> Access results -> Attach XDB
模態頻率響應分析步驟.doc
展開 基于optistruct支架諧響應（Lanczos模態法）強度分析 ￥35
基于optistruct支架諧響應強度分析。對激勵點施加隨頻率變化的加速度激勵，觀察整個支架在所考察頻段范圍內強度是否滿足設計要求。在Hyperview中進行后處理可觀察所考察頻段范圍內的變形及VonMises應力云圖。
應力分布動畫
分析模型
激勵頻率為200Hz時應力分布
模型文件及詳細操作步驟見附件，凡購買本案例的朋友針對本案例操作有問題可私信。
展開 地震勵振的頻率響應分析
地震勵振的頻率響應分析.part1.rar
地震勵振的頻率響應分析.part2.rar
地震勵振的頻率響應分析.part3.rar
Nastran中穩態分析～頻率響應
直接法和模態法的主要區別就是缺少頻率提取卡片 其次模態法主要采用模態阻尼 具體見下圖我的筆記
『分享』對平板的直接頻率響應分析
對平板的直接頻率響應分析
本部分描述如何導入一個已有的平板有限元模型、施加邊界條件并對問題進行有限元分析。使用直接法對平板施加頻率可變的單位載荷。在HyperView 和 HyperGraph中進行后處理以顯示變形、模態形狀和頻率相位輸出特性。
基于radioss/optistruct平板的Lanczos模態頻率響應分析 ￥10
本案例在radioss或optistruct中操作步驟幾乎完全一致，主要是針對平板進行有限元分析，采用模態法對平板施加隨頻率變化的單位載荷激勵（本例中激勵的幅值大小固定不變，實際應用中可以是變化的）。在Hyperview中進行后處理可觀察某一頻率下的變形及VonMises應力云圖，在HyperGraph中可以查看需要輸出節點的模態響應和頻率-相位曲線。
平板有限元模型（含加載和約束）
頻率為1000Hz平板的VonMises應力云圖
節點15的頻率響應
節點17的頻率響應
節點19的頻率響應
模型文件及詳細操作步驟見附件。
展開 『分享』對平板進行模態頻率響應分析
對平板進行模態頻率響應分析
本部分描述如何導入一個已有的平板有限元模型、施加邊界條件并進行模態頻率響應分析。使用模態法對平板施加頻率可變的單位載荷。在HyperView 和 HyperGraph中進行后處理以顯示變形、模態形狀響應和頻率相位輸出特性。
基于Hypermesh和Nastran的聲固耦合頻率響應分析
模型描述：
外部為長方形鐵盒，如圖1所示。
圖1 結構有限元模型
材料類型為MAT1各向同性材料。材料參數為：彈性模量2e5Mpa 泊松比0.3
密度7.85-9ton/mm^3
單元類型為shell。
內部為空氣，如圖2所示。
圖2 聲腔有限元模型
材料類型為MAT10 流體材料。材料參數為：密度1.2e-12 ton/mm^3 聲速340000mm/s
單元類型為Psolid，需要注意的是在Psolid的第八域內設定為PFLUID表示為流體單元。
另外需要將組成流體單元的節點的第七域設定為-1，表示組成流體單元的節點。
（Card Edit-Nodes-Edit進行設定）
展開 基于optistruct模態頻率響應的電池包隨機振動分析 ￥15
依據GB/T 31467.3-2015法規要求,采用OptiStruct軟件以電池箱模型模態頻率為依據對電池箱進行PSD隨機振動分析。為避免與汽車振動源共振,重點研究電池箱與激勵源頻率接近的頻率下的PSD隨機振動的響應結果。利用CAE仿真手段能夠大幅度縮短電池箱的設計周期,優化了設計流程。
隨機振動是一種無法用確定的函數關系式表述的振動形式，處于隨機振動環境下的零部件的振動加速度幅值、位移幅值、應力幅值等無法預知。汽車受路面激勵而產生的振動、船舶受海浪作用產生的晃動、飛機受氣流的影響產生的擺動都是隨機振動現象。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%。
展開 無網格劃分新技術midas MeshFree - 頻率響應分析案例
，也說明MeshFree的頻率響應分析是準確的。
人體固有頻率及對振動的響應
人體固有頻率特性
正常人體的固有頻率為7.5Hz左右（水平方向約3-6Hz，豎直方向約48Hz）。人體各器官的固有頻率為3～17Hz，頭部的固有頻率為8～12Hz，腹部內臟的固有頻率為4～6Hz。人體能感知的振動頻率范圍是1～1000Hz，站立的人對4～8Hz的振動最為敏感，躺臥的人對1～2Hz的振動最為敏感。
人體各部位固有頻率參考值（不同體態會有差異）
正是由于各部位固有頻率比較低的原因，次聲波對人體有很大的破壞作用，因為人體各部分的固有頻率都在次聲波的頻率范圍之內。次聲武器就是利用頻率低于20Hz的次聲波與人體發生共振，使共振的器官或部位發生位移和變形而造成人體損傷以至死亡的一種武器。有關部門已經做出相應規定：要求手工操作的各類機械頻率必須大于20Hz。
2.人體對振動的反應
人體對振動的敏感程度和工作方式也有很大的關系。如操作者通過他的手施加在工具或者工件上的力的大小和方向，人體暴露在振動中的面積和位置等。當頻率一定時，振動幅度越大對機體的影響越大。振動強度以人體對振動的感受程度來評價。
2.1 人體對振動的生理效應（全身振動）
全身振動生理效應
0~1Hz引起暈車；2-3Hz影響內臟器官；4~6Hz傷害脊柱......
2.2 人體對振動的舒適性反應（全身振動）
2.3 人體各部位振動響應
人體坐標定義：胸背-X，左右-Y，頭足-Z。人體Z方向最敏感頻率3-5Hz。
人體Z方向振動傳遞率
參考文獻：
《淺談共振的應用及其危害》
ISO 2631-2010（GB/T 13441）
GB/T 16441
展開 聲功率頻率響應曲線仿真計算
最近有人咨詢我怎么在comsol中仿真揚聲器聲功率的頻率響應曲線。
雖然我之前沒做過。不過摸索了下，很快就弄出來了。
選中輻射出口的面（2維軸對稱時是線）對聲壓平方/（空氣密度*聲速）的表達式進行積分即可。
abs(p)^2/(acpr.rho*acpr.c)
此時輸入的電功率是1W。可以看到常規的直接輻射揚聲器效率是相當低的。
做仿真的時候，一定要有整個物理圖像在頭腦中，再加上一定的數學基礎。軟件本身的操作是更其次的東西，可以參照軟件help慢慢找。
我之前在公眾號里有寫過一篇文章《仿真分析的思路》，雖然文中沒什么圖，談得也比較抽象。但是我覺得對做仿真的工程師挺重要的。因為好多人就是徘徊在各種軟件技巧中不能自拔。
仿真分析的思路
展開 Actran助力汽車全頻率段聲學響應預測與優化
軟件優勢
基于通用的有限單元和無限單元的建模環境，具有完備的結構單元庫、材料庫、邊界條件和求解方法
支持頻率自適應網格自動生成
支持并行計算提高仿真效率
支持與上游結構有限元軟件，如Nastran、Abaqus、Ansys等進行鏈式仿真，有序集成多個學科，提高整體仿真的準確性
支持求解高速、強對流區域的聲傳播、超大規模聲學域的仿真問題
采用能量分析方法作為有限元分析的補充，擴展振動聲學分析的頻率范圍
結果后處理功能豐富，包括瀑布圖、階次分析、頻響函數查看、聲音文件恢復
通過腳本及API編程實現優化
典型應用
??新能源電驅動系統噪聲仿真模擬
針對新能源汽車中變頻電機的電流諧波和電磁諧波引起的高頻電磁噪聲，利用Actran對電機輻射噪聲進行仿真、評估及優化，為電驅動總成聲學性能的提高提供依據。
??汽車座艙內飾降噪優化設計
建立汽車內飾件彈性多孔材料模型，通過Actran開展車身結構與車內聲腔模態的耦合分析，研究形成車內噪聲的結構聲和空氣聲傳遞路徑，優化內飾聲學包從而降低車內噪聲。
展開 結構地震波作用下的頻率響應模擬 ￥400
本案例仿真了一結構在一側受到低頻振動作用下的頻率響應結果，如圖1所示。
圖1 仿真結果
