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有限元諧響應(yīng)求解 有限元諧響應(yīng)主要流程如下： 通過諧響應(yīng)可以得到以下信息： 1) 頻率響應(yīng)：確定電機(jī)在不同激勵(lì)頻率下的響應(yīng)情況。

圖 1 阻尼器幾何模型示意圖4、模型設(shè)置：在頂面添加一個(gè) 30kg 的點(diǎn)質(zhì)量。創(chuàng)建一個(gè)遠(yuǎn)程點(diǎn)，剛性約束頂面的運(yùn)動。使用 “多區(qū)域” 網(wǎng)格劃分方法對各部件劃分網(wǎng)格。5、分析設(shè)置與邊界條件：固定阻尼器底面，對遠(yuǎn)程點(diǎn)施加 20000N 的水平力。假設(shè)工作載荷頻率在 1000Hz 至 1250Hz 之間，將響應(yīng)頻率設(shè)置為 500Hz 至 1500Hz，并添加 0.02 的阻尼系數(shù)。

將定子齒部電磁力施加到模態(tài)分析相同的模型上，進(jìn)行有限元諧響應(yīng)分析，在諧響應(yīng)中，振動幅值與力波幅值成正比，低次諧波的幅值較大容易引起振動。

2.根據(jù)產(chǎn)品工作環(huán)境輸入環(huán)境PSD譜，3.根據(jù)模態(tài)仿真結(jié)果輸入，正弦駐頻頻率（通常由振型或者單位激勵(lì)的諧響應(yīng)仿真的響應(yīng)峰值確定）幅值、帶寬：根據(jù)試驗(yàn)要求結(jié)合頻率點(diǎn)確定。（第一行116.36Hz，為驗(yàn)證excel的計(jì)算結(jié)果是否與教材案例一致）4.點(diǎn)擊“組合”按鈕即可完成PSD疊加。將疊加后PSD譜復(fù)制到Ansys Workbench中進(jìn)行隨機(jī)振動仿真。

模態(tài)分析是對結(jié)構(gòu)的固有振動特性分析，得到結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，如固有頻率、振型、阻尼等，其分析結(jié)果可作為瞬態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和譜分析等其他動力分析的基礎(chǔ)。 CAE仿真軟件可以通過科學(xué)計(jì)算對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析。相比于物理實(shí)驗(yàn)，使用CAE軟件進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以降低成本、提升研發(fā)設(shè)計(jì)效率。

GoPro 相機(jī)在實(shí)際工況載荷作用下，極易受到低頻振動影響，因此檢測并規(guī)避共振引發(fā)的零部件損傷風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。本文完整展示了 GoPro 相機(jī)諧響應(yīng)分析的操作流程，并闡明了增加阻尼對結(jié)構(gòu)受激振動特性的影響規(guī)律。目標(biāo)：1、理解在 ANSYS 中進(jìn)行諧波分析的工作流程；2、加深對共振與阻尼原理的理解，并掌握二者在工程實(shí)際中的應(yīng)用方法。

在諧響應(yīng)分析中插入后處理命令，并且確保其中cmsel命令后面的集合名稱，與named selections中的命名“body1”保持一致。完成后處理Command命令修改后即可提交計(jì)算。計(jì)算完成后在結(jié)果文件夾中有txt文檔和Von Mises應(yīng)力掃頻曲線。

由于雙葉片環(huán)保泵的工作轉(zhuǎn)速為1470r/min，遠(yuǎn)小于4種剛度下的前3階臨界轉(zhuǎn)速，由此可知轉(zhuǎn)子系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，不會發(fā)生共振。3.3轉(zhuǎn)子系統(tǒng)諧響應(yīng)分析將模態(tài)分析結(jié)果耦合加載至諧響應(yīng)分析，頻率分析范圍為0~640Hz，數(shù)據(jù)點(diǎn)采集數(shù)為100，分析污水泵轉(zhuǎn)子在不同支撐剛度下的響應(yīng)振幅變化情況。4種支承剛度下在X、Y、Z方向上頻率-振幅曲線如圖9所示。

諧響應(yīng)分析：諧響應(yīng)分析是研究葉片在正弦激勵(lì)下的振動響應(yīng)。通過諧響應(yīng)分析，可以預(yù)測葉片在特定頻率下的振動幅值，從而評估葉片的顫振風(fēng)險(xiǎn)。在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)置位移或載荷幅值及掃頻范圍，計(jì)算得到葉片結(jié)構(gòu)的幅頻圖，從而分析葉片的顫振特性。雙向流固耦合分析：雙向流固耦合分析是一種將流體與固體模塊相互迭代傳遞數(shù)據(jù)的耦合方法。

共振時(shí)振幅和相位都有明顯的變化，通過對這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行測量，我們可以判別系統(tǒng)是否達(dá)到共振點(diǎn)，從而確定出系統(tǒng)的各階振動頻率。 相位判別法是根據(jù)共振時(shí)特殊的相位值以及共振前后相位變化規(guī)律所提出來的一種共振判別法。在簡諧力激振的情況下，用相位法來判定共振是一種較為敏感的方法。

針對（3階模態(tài)）一階彎曲（167.47Hz），避免 PCB 大面積懸空，確保其下方有殼體或骨架作為支撐驗(yàn)證方向：此仿真結(jié)果為后續(xù)諧響應(yīng)分析提供了精確的輸入頻率，可用于預(yù)測在特定振動載荷下的實(shí)際應(yīng)力與位移響應(yīng)?？偨Y(jié)針對該航空電子設(shè)備電路盒在振動測試中出現(xiàn)的失效問題，通過有限元模態(tài)分析，系統(tǒng)性地識別其動態(tài)特性弱點(diǎn)。

圖 4固定支撐設(shè)置 圖 5模態(tài)計(jì)算結(jié)果 2) MSUP諧響應(yīng)計(jì)算 由于在模態(tài)分析中已經(jīng)施加了固定支撐，所以在諧響應(yīng)分析中不再設(shè)置。只需施加激勵(lì)即可。因?yàn)镻SD譜為G加速度譜，所以在諧響應(yīng)分析中施加加速度激勵(lì)，大小為9.8m/s^2，詳見下圖。

從圖3中可得到系統(tǒng)共振頻率fn和幅值比最大值Tmax。通過公式（5）可計(jì)算得到損耗因子η，再通過公式（6）可計(jì)算得到隔振器的動剛度： 當(dāng)共振頻率接近設(shè)備最高工作頻率時(shí)，無法獲取無因次位移響應(yīng)系數(shù)曲線的情況下，記錄系統(tǒng)質(zhì)量絕對位移隨頻率變化曲線，分別讀取共振點(diǎn)、半功率點(diǎn)（0.707倍峰值）對應(yīng)的頻率值，如圖4所示。

諧響應(yīng)分析與瞬態(tài)分析的結(jié)果有什么關(guān)系？ 電機(jī)質(zhì)量M，偏心質(zhì)量m，動力分析中的質(zhì)量應(yīng)采用M還是M-m？ 工作頻率高于自振頻率時(shí)，啟動過程經(jīng)過自振頻率時(shí)會不會發(fā)生共振？ 為什么諧響應(yīng)分析提取幅值結(jié)果時(shí)，相位角與計(jì)算值相反？ 地面運(yùn)動問題如何處理？

模態(tài)分析是對結(jié)構(gòu)的固有振動特性分析，得到結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，如固有頻率、振型、阻尼等，其分析結(jié)果可作為瞬態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和譜分析等其他動力分析的基礎(chǔ)。CAE仿真軟件可以通過科學(xué)計(jì)算對結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析。相比于物理實(shí)驗(yàn)，使用CAE軟件進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以降低成本、提升研發(fā)設(shè)計(jì)效率。

圖3 電器盒諧響應(yīng)分析 一階共振峰下的位移云圖3）新增隨機(jī)響應(yīng)分析功能隨機(jī)響應(yīng)分析是對隨機(jī)振動輸入的一種統(tǒng)計(jì)學(xué)模擬仿真。AIFEM在模態(tài)空間內(nèi)對隨機(jī)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算和疊加，再轉(zhuǎn)換到物理坐標(biāo)系下。輸入數(shù)據(jù)為自相關(guān)的功率譜密度PSD，輸出為響應(yīng)功率譜密度、自相關(guān)函數(shù)、響應(yīng)變量的均方根等參數(shù)。基于這些參數(shù)可以考察結(jié)構(gòu)在隨機(jī)環(huán)境下的工作情況，評估結(jié)構(gòu)的振動特性和可靠性。

即壓縮機(jī)的實(shí)際振動表現(xiàn)符合簡諧激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動理論，利用ANSYS諧響應(yīng)仿真模塊可以仿真壓縮機(jī)的切向、徑向、軸向振動分布狀態(tài)。并且仿真方法可以規(guī)避多種不必要的試驗(yàn)測試誤差，對殼體各點(diǎn)位置的振動分布規(guī)律表現(xiàn)的更為清晰。

定子壓入殼體后的固有頻率與單定子鐵芯有一定的差異，殼體能明顯提高定子結(jié)構(gòu)的固頻，尤其是低階固頻，但殼體本身會產(chǎn)生一些局部模態(tài)，使共振的轉(zhuǎn)速工作點(diǎn)增多，增大了電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)避免共振的難度。電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小殼體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，并可通過適當(dāng)提高殼體厚度等措施來提高電機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率，避免共振的發(fā)生。

為了進(jìn)一步定性驗(yàn)證優(yōu)化方案對振動的抑制效果,對不同厚度的加筋板模型的中心點(diǎn)加載單位簡諧激勵(lì),對加筋板模型的螺栓孔采用完全約束,得到不同厚度加筋板模型的中心點(diǎn)對激勵(lì)的振動響應(yīng)頻譜圖,如圖13所示。圖13 振動響應(yīng)頻譜圖從圖13可以看出,在700 ～1 300 Hz段,優(yōu)化方案的振動幅值明顯降低,但厚度為4 mm的加筋板與5 mm的加筋板效果相差不大。