振動疲勞
關注創建者：M. 創建時間：2016-12-07
振動疲勞的視頻教程
正弦掃頻+定頻+多軸+PSD新能源汽車電池包Hyperworks+Ncode國標振動疲勞仿真分析教程
此課程是對振動疲勞分析的總結，詳細介紹了新能源汽車電池包在GB31467.3及其修正部分中第三部分要求的PSD振動疲勞、正弦掃頻振動疲勞、多軸振動疲勞及定頻振動疲勞的仿真方法。其中GB要求的有PSD振動疲勞、正弦掃頻及多軸振動疲勞，定頻部分車企一般作為對標分析的一部分。通過課程讓大家了解各種振動疲勞仿真分析的方法以及各種方法的異同，同時給企業人員選擇振動標準時有個參考依據。
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Ansys nCode DesignLife 振動疲勞分析
會議簡介： 常規的疲勞強度分析方法一般僅處理工作載荷中“相對”靜載荷部分的疲勞問題，可視為靜力學處理方法。實際上，相當多的結構部件同時承受靜態及動態交變載荷的作用，當結構所受動態交變載荷(如振動、沖擊、噪聲載荷等)的頻率分布與結構固有頻率分布具有交集或相接近時，結構產生共振，進而導致疲勞破壞，此時則應當考慮振動疲勞。振動疲勞破壞機理與靜態疲勞破壞基本一致。
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NCODE隨機振動疲勞案例
NCODE振動疲勞案例 視頻講解為簡單案例，一個方法的振動疲勞，如果需要加載三方向的振動疲勞，可以下載附件，附加文檔內是三個方向的隨機振動疲勞案例說明。基于ansys軟件做的，也可以用導入的方法去實現。
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振動疲勞的實例教程
20世紀60年代CRANDALL和70年代國內航空領域提出的振動疲勞研究反映了這一發展趨勢。
疲勞可以分為常規疲勞、斷裂疲勞以及振動疲勞，它們分別以彈塑性力學、斷裂力學、結構動力學為理論基礎。三種疲勞破壞沒有本質的差異，只是研究方法和分析疲勞時考慮的因素不一樣，同時也反映了疲勞研究不斷發展與精確化的過程。
由于近代工業水平的快速發展，各種機械設備之中存在大量的振動問題，因振動引起的疲勞破壞問題日益突出，進一步推動了發展以結構動力學為理論基礎的振動疲勞研究階段。19世紀50年{BANNED}始，隨機振動理論與方法在航空航天工業中開始應用。1963年首先提出了振動疲勞的定義，它指出：“振動疲勞是指振動載荷作用下產生的具有不可逆且累積性的結構損傷或破壞。”這一定義對于常規疲勞強度理論并沒有帶來顯著的改變，也沒有涉及振動疲勞現象的動力學本質。
20世紀70年由于發展加速振動強度試驗的需要，國內工程技術人員就已經提出了振動疲勞這一新的概念。隨后陸續有研究人員對振動疲勞強度這一新的問題展開了一系列相關方面的研究，但研究內容主要集中在振動疲勞的基本定義、振動疲勞壽命計算方法以及振動與疲勞裂紋相互影響等方面。姚起杭等人認為 “振動疲勞是結構所受動態交變載荷（如振動、沖擊、噪聲載荷等）的頻率分布與結構固有頻率分布具有交集或相接近，從而使結構產生共振所導致的疲勞破壞現象，也可以直接說成是結構受到重復載荷作用激起結構共振所導致的疲勞破壞。
所以，只有結構在共振帶寬內或其附近受到激勵導致的共振破壞才屬于振動疲勞破壞，否則都屬于靜態疲勞問題。孫偉在其學位論文中將振動疲勞定義為：“當振動頻率與結構模態頻率相當時，即可視為振動疲勞問題。如果頻率遠小于結構模態頻率時（頻率在幾或十幾），就是普通疲勞問題。
展開 電動汽車動力電池振動疲勞性能優化
VibrationFatigue Optimization for Electric Vehicle Power Battery
摘 要：基于整車運行工況及動力電池安全相關法規要求，需對動力電池進行振動疲勞性能驗證。采用標準振動載荷及疲勞分析軟件，可根據流程實現動力電池振動疲勞數值仿真分析。通過分析動力電池模態初步判斷振動疲勞風險部件，并為頻響分析提供支持；通過頻響分析初步判斷風險工況，并為振動疲勞提供計算輸入；振動疲勞分析發現并驗證風險位置，具體壽命及需整改區域。使用Altair軟件OptiStruct形貌優化對風險區域進行分析，確認優化方向及優化效果；結合結構特點及實現工藝設計優化風險部件，模態分析驗證了形貌優化及設計的正確性。對優化后動力電池頻響及振動疲勞性能分析，動力電池振動疲勞滿足預設指標，使用形貌優化方法提高動力電池振動疲勞性能是有效的。
關鍵詞：電動汽車，動力電池，振動疲勞，OptiStruct，頻響。
Abstract:Power Battery vibration fatigue performance is important to thevehicle, and the safety requirement of Power Battery is set up in manycountries, such as GB/T31467, etc.
展開 （頻響及振動疲勞驗證 ）
結論
針對分析中發現 Z 向振動上蓋性能不滿足要求的情況，采用形貌優化方法，在電池上蓋加筋，一階模態頻率提高 53.9%；經過上蓋加 17 對稱長筋和 2 橫筋方法，電池第一階模態提高72.3%，達到 40Hz 以上。優化前后頻響結果最高提高 48dB，并在振動疲勞載荷較大區間（5-50Hz）得到有效降低。優化后電池振動疲勞壽命提高 11.6 倍，達到預計設定 2e+5 目標，驗證了形貌優化提高電池振動疲勞性能的有效性。
通過對動力電池振動疲勞性能的分析優化，我們可以看出合理運用CAE仿真技術，能有效幫助企業解決產品安全性和可靠性的問題，提升產品質量和品質。有限元科技依托十余年CAE仿真技術背景和工程經驗，始終堅持以客戶為中心，為客戶提供有效服務，持續為客戶創造價值進而成就客戶。選擇有限元科技，為行業發展創造無限可能。
來源：引用Altair 2017 技術大會論文集
展開 （頻響及振動疲勞驗證 ）
結論
針對分析中發現 Z 向振動上蓋性能不滿足要求的情況，采用形貌優化方法，在電池上蓋加筋，一階模態頻率提高 53.9%；經過上蓋加 17 對稱長筋和 2 橫筋方法，電池第一階模態提高72.3%，達到 40Hz 以上。優化前后頻響結果最高提高 48dB，并在振動疲勞載荷較大區間（5-50Hz）得到有效降低。優化后電池振動疲勞壽命提高 11.6 倍，達到預計設定 2e+5 目標，驗證了形貌優化提高電池振動疲勞性能的有效性。
來源：引來源：引用Altair 2017 技術大會論文集，轉載請注明，如涉及作品版權問題，請聯系我們刪除或做相關處理！
展開 4.3.2 隨機振動分析結果
由Abaqus計算隨機振動，獲得均方根（RMS）應力，Mises均方根應力如圖9所示。最大應力位置出現在靠近固定的拐角處。故振動疲勞分析重點留意此區域附近。
4.3.3 隨機振動疲勞分析結果
使用fe-safe計算振動疲勞壽命，獲得算例最短的振動時間 T=10E+4.52=33113秒 ，算例模型中最短壽命區域與隨機振動分析結果相吻合。
5. 結論
本文介紹隨機疲勞壽命分析的基礎理論，并使用有限元軟件ABAQUS與Fe-safe聯合仿真技術，在基于PSD譜上，對某一啞鈴狀板梁進行了隨機振動疲勞壽命仿真分析，同時也介紹了該聯合仿真分析的流程。在分析結果中，對比了隨機振動仿真的RMS計算結果和fe-safe隨機疲勞壽命的計算結果，評估分析結果的可信度。此疲勞仿真分析技術對產品的開發有著重要的幫助，可以在產品設計階段有效控制其疲勞壽命, 指導結構設計，縮短開發周期，降低開發成本。
此外，后期我會補充一些實際項目中的應用案例，為讀者在解決實際的工程問題中提供一定的參考,敬請期待！
參考文獻
[1] 劉龍濤，李傳日，程祺. 某結構件的隨機振動疲勞分析[J]. 振動與沖擊，2013, 32(21)
[2] 林 明，謝里陽. 疲勞壽命預測頻域方法分析與比較[J]. 失效分析與預防，2016，11(5)
[3] 楊萬均，施榮明. 隨機振動應力幅值的分布規律[J]. 機械設計與研究，2011，27(6)
[4] 李西順. 基于OptiStruct的電動汽車電池包振動疲勞分析. Altair技術大會優秀論文
[5] 達索公司. Abaqus Analysis User's Manual.
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</div><p><strong>11/10 | 電控系統建模，應力應變、振動及疲勞耐久性分析方法及案例
核心技術原理
基于拉格朗日方程與牛頓 - 歐拉方程，采用變步長剛性積分算法 + 稀疏矩陣技術，高效求解大規模非線性動力學方程；支持剛柔耦合、非線性接觸、摩擦、疲勞、振動等多物理場耦合分析，兼顧計算精度與效率。
二、核心優勢
1.
這種閉環反饋對于準確分析風致結構變形、振動疲勞乃至極端風荷載下的結構安全性至關重要。[6]
3.噪聲仿真
氣流經過鈍體如建筑物、橋塔、風電機組時，會產生顯著的空氣動力學噪聲（氣動噪聲或風噪聲）。此類噪聲源于復雜的流動現象，尤其是湍流及其相互作用（渦脫落、撞擊等）。準確預測該噪聲涉及復雜的技術路徑：需利用CFD計算得到的非穩態流場數據（速度、壓力脈動），作為聲學仿真的激勵源。
本次 ANSYS 車燈振動疲勞分析研討會，圍繞輸入數據規范、核心分析方法、仿真結果解讀及工程優化建議四大模塊展開教學，幫助工程師快速掌握從數據準備到方案迭代的全流程仿真技能，高效解決車燈振動疲勞失效難題。
測試標準與核心指標
振動測試依據GB/T 2423.10、IEC 60068-2-6標準，采用三軸振動測試模式，覆蓋三大核心場景：
通勤場景：10-30Hz 低頻振動，模擬步行、騎行、車載顛簸；
工業 / 戶外場景：30-50Hz 中高頻振動，匹配工業巡檢、戶外作業的強振動環境；
測試時長：消費級產品 1-2 小時，工業級產品延長至 4-8 小時，部分高端產品需進行 1000 小時疲勞振動測試
汽車疲勞振動試驗型：
主要應用場景：模擬車輛長期顛簸、振動環境。
特點說明：對抗振和抗共振要求相當高，常配備專業的螺旋鋼和彈簧減震系統。
鑄鐵試驗平臺：應用場景非常明確，通常作為設備臺架，例如固定在測功機下進行發動機性能試驗，或承載工件進行振動、疲勞壽命測試-2-3。
4. 使用壽命與成本
壽命：在正常維護下，兩者壽命都很長。但“試驗平臺”長期承受重載和振動，精度失效風險相對更高，磨損后修復難度也大于普通劃線或焊接平臺-4。
▲ 高壓過流升溫試驗
核心大綱二：機械性能指標 —— 驗證"抗造耐用性"
機械測試絕不是簡單的"拉扯"，而是對長期動態工況的模擬：
? 三軸振動測試： 在5-2000Hz頻率、20g加速度下，進行XYZ三軸持續數十乃至上百小時的振動疲勞測試。及格線：線束無斷裂、端子無退針，瞬斷時間≤1μs。
? 彎曲與拉伸強度： 彎曲壽命需達到線束半徑5D彎曲10萬次且絕緣層無開裂。
電機/動態試驗平臺：這是測試專用的平臺，比如用于發動機、電機、水泵等設備的性能試驗（振動、疲勞、載荷等）。它要求相當高的剛性和阻尼特性，以吸收設備運行產生的振動，確保測試數據的準確性。
2. 按結構形式劃分
箱式平臺：主體為空心箱體結構，內部有密集的加強筋。優點是剛性好、承載大、穩定性強，但自重較重，成本也高。多用于高精度檢驗和重型測試。
然而，在復雜外部載荷作用下，該類結構的振動與屈曲穩定性問題依然是設計過程中的關鍵挑戰：振動易引發結構疲勞損傷，縮短其服役壽命；屈曲失穩則可能導致結構整體失效，甚至引發嚴重安全事故。傳統設計方法多依賴于工程經驗或采用簡化優化策略，往往難以在輕量化目標、振動特性與屈曲穩定性三者之間實現有效平衡，從而制約了結構性能的進一步提升。
