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當(dāng)其公共基礎(chǔ)受到?jīng)_擊激勵(lì)時(shí)，在笛卡爾坐標(biāo)系下各單自由度質(zhì)量阻尼系統(tǒng)產(chǎn)生的響應(yīng)峰值與其對(duì)應(yīng)固有頻率繪制成坐標(biāo)曲線，即為沖擊響應(yīng)譜。SRS計(jì)算示意圖計(jì)算沖擊響應(yīng)譜步驟：A.測(cè)試公共基礎(chǔ)的輸入激勵(lì)，用于計(jì)算沖擊響應(yīng)譜的能量輸入。B.建立一系列單自由度彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)，分別將激勵(lì)作用在該系統(tǒng)，求解系統(tǒng)的響應(yīng)，其解的形式可為位移、速度、加速度響應(yīng)。

Ansys Workbench應(yīng)譜計(jì)算-小白案例 假設(shè)分析一個(gè)簡(jiǎn)單的鋼結(jié)構(gòu)框架在地震作用下的響應(yīng)。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生你會(huì)得到什么：1、學(xué)習(xí)橋梁模型的三維模型處理2、學(xué)習(xí)梁模型相關(guān)的接觸設(shè)置3、學(xué)習(xí)響應(yīng)譜分析相關(guān)的分析步的建立4、學(xué)習(xí)響應(yīng)普分析的載荷施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.案例介紹了ANSYS workbench 橋梁響應(yīng)譜分析。

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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(dòng)仿真。

三者模態(tài)振型均變現(xiàn)出一致性，iSolver與Abaqus模態(tài)頻率值一致，略大于Ansys計(jì)算結(jié)果；iSolver與Abaqus的響應(yīng)譜分析的最大應(yīng)力值一致，均為1.62MPa，略小于Ansys計(jì)算結(jié)果。

在Maxwell 2D中，利用該電機(jī)的1/8模型，計(jì)算定子內(nèi)表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進(jìn)行該電機(jī)三維定子的諧響應(yīng)分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進(jìn)行三維聲場(chǎng)分析。

基于ANSYS Workbench耦合平臺(tái)，將上一步諧響應(yīng)分析計(jì)算得到的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度導(dǎo)入噪聲分析中，作為激勵(lì)源。通過計(jì)算可以得到不同頻率下的聲壓情況，由于輸入正弦激勵(lì)，頻率為50Hz，而一次交流過程中會(huì)有兩次信號(hào)達(dá)到峰值，因此振動(dòng)分析的基礎(chǔ)頻率為100Hz。因此可以查看100,200,300等倍頻噪聲情況，此分析中僅截止到1000Hz。

這項(xiàng)研究的新穎之處在于這一步，其中采用兩個(gè)互補(bǔ)的離散傅里葉變換（DFT）設(shè)置來精確計(jì)算線譜音調(diào)和寬頻噪聲，同時(shí)避免了由于采樣時(shí)間有限而在高頻下出現(xiàn)不切實(shí)際的聲壓級(jí)波動(dòng)： ① 對(duì)于葉片通過頻率(BPF)及其諧波引起的線譜音調(diào)噪聲，使用最小二乘法在整個(gè)采樣時(shí)間內(nèi)定義并完成第一個(gè)DFT。該方法強(qiáng)制提取用戶設(shè)置的頻率。

這項(xiàng)研究的新穎之處在于這一步，其中采用兩個(gè)互補(bǔ)的離散傅里葉變換（DFT）設(shè)置來精確計(jì)算線譜音調(diào)和寬頻噪聲，同時(shí)避免了由于采樣時(shí)間有限而在高頻下出現(xiàn)不切實(shí)際的聲壓級(jí)波動(dòng)： ① 對(duì)于葉片通過頻率(BPF)及其諧波引起的線譜音調(diào)噪聲，使用最小二乘法在整個(gè)采樣時(shí)間內(nèi)定義并完成第一個(gè)DFT。該方法強(qiáng)制提取用戶設(shè)置的頻率。

混合方法（使用Lighthill類比和對(duì)整個(gè)信號(hào)進(jìn)行一次離散傅里葉變換）可以預(yù)測(cè)寬頻帶信號(hào)，但通常會(huì)得到不切實(shí)際的高波動(dòng)噪聲結(jié)果。論文中提出了一種針對(duì)風(fēng)扇噪聲問題的一種新的組合方法。與傳統(tǒng)的混合方法不同，該方法具有準(zhǔn)確捕獲線譜音調(diào)噪聲并可獲得平滑的寬頻帶噪聲曲線的優(yōu)點(diǎn)。 數(shù)值計(jì)算 首先進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)CFD仿真進(jìn)行。計(jì)算域由靜止場(chǎng)和包圍風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)域組成，如下圖1所示。

圖7 外表面(上)和底板(下)聲壓級(jí)的實(shí)驗(yàn)與CFD比較 振動(dòng)聲學(xué)分析準(zhǔn)確性驗(yàn)證 為了驗(yàn)證振動(dòng)聲學(xué)分析模型，比較了在駕駛員頭部位置放置點(diǎn)源噪聲時(shí)的分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析結(jié)果顯示，在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得加速度響應(yīng)的部分區(qū)域，相比于外表面，地板板塊的響應(yīng)普遍較高；地板板塊中靠近前后座位腳部位置的響應(yīng)也相對(duì)較高。

通過模態(tài)分析，我們可以了解到哪些模態(tài)對(duì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)貢獻(xiàn)最大，從而選擇適當(dāng)數(shù)量的模態(tài)用于隨機(jī)響應(yīng)分析，以平衡計(jì)算精度和計(jì)算效率。 提供振型信息：模態(tài)分析可以得到結(jié)構(gòu)不同模態(tài)下的振型信息。這對(duì)于隨機(jī)響應(yīng)分析非常重要，因?yàn)殡S機(jī)激勵(lì)可能會(huì)激發(fā)結(jié)構(gòu)在不同模態(tài)下的振動(dòng)。

下面介紹一下基于ANSYS Workbench平臺(tái)的電機(jī)電磁噪聲仿真分析： 電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)等電力設(shè)備的噪聲起因很多，有電磁振動(dòng)噪聲、機(jī)械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細(xì)介紹如何將作用在定子上的瞬態(tài)電磁力作為結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析的載荷計(jì)算振動(dòng)噪聲。

圖6 定子殼體點(diǎn)位置 在ANSYS 中對(duì)有限元模型進(jìn)行額定工況下的振動(dòng)響應(yīng)分析，定子殼體上所取點(diǎn)頻譜圖如圖7所示。作用力在永磁體上（Z、Y點(diǎn)）所響應(yīng)的主要頻率與激振力頻率成分基本一致，主要出現(xiàn)在600 Hz、1 200 Hz、1 800 Hz、2 400 Hz 的諧波分量上，最大位移幅值分別為4.1×10-5 mm和4.3×10-5 mm。

●問題提出通過ANSYS Workbench進(jìn)行電機(jī)不同轉(zhuǎn)速下振動(dòng)噪聲分析，并且得到電機(jī)聲功率級(jí)、聲壓級(jí)、“噪聲瀑布圖”等結(jié)果，其中電機(jī)振動(dòng)分析所需要的載荷由ANSYS Maxwell計(jì)算得到，利用Workbench平臺(tái)電磁-諧響應(yīng)耦合功能，直接把Maxwell計(jì)算的電機(jī)電磁力結(jié)果直接映射到諧響應(yīng)模塊里，再由諧響應(yīng)模塊計(jì)算得到電機(jī)振動(dòng)速度、加速度等結(jié)果，之后把諧響應(yīng)模塊結(jié)果傳遞到聲模塊作為聲場(chǎng)計(jì)算的聲源