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在 COMSOL 中模擬變速箱的振動和噪聲 將齒輪的撞擊或嘯叫噪聲降低到可接受的水平是一個巨大的挑戰，特別是如今的變速箱結構非常復雜，多對齒同時嚙合屢見不鮮。通過準確地模擬這些復雜特性，我們可以設計一款消減噪聲的變速箱。使用 COMSOL Multiphysics 時，設計人員能夠精準地識別問題，并在符合一系列設計約束條件的前提下，提出切合實際的解決方案。

本研究通過蒙特卡洛方法生成隨機表面形貌，并利用COMSOL Multiphysics對隨機參數化表面的微尺度流體流動進行模擬。 參數化表面模型采用CAD隨機粗糙度表面插件建立，插件可設置不同的表面起伏形態，以匹配相應的地形或研究不同表面參數下的流動特性。

問題： 在Ansys Workbench進行隨機振動分析時，有時為了評估結構共振條件下是否可以滿足要求。需要將環境PSD譜，疊加共振頻率的駐頻進行振動仿真。當使用Ncode進行計算時可以實現同時輸入環境PSD譜和正弦駐頻。但是在Ansys Workbench進行隨機振動分析時，確不能同時輸入PSD譜和正弦駐頻。

目錄一、隨機振動的定義、特點及常見場景二、隨機振動的數學特征--正態分布三、 隨機振動信號為什么要用功率譜密度（PSD）表達？四、如何將時域隨機振動曲線轉換得到功率譜密度曲線五、 隨機振動分析理論附.常見功率譜密度曲線給出形式附.以dB/oct形式給出的功率譜密度曲線如何計算附.國標中定義的PSD譜總均方根加速度值是如何計算的？六.

輸入完功率譜密度文件后還需對PSD隨機振動分析進行設置，如圖4所示。電池包的隨機振動的壽命估計采用Dirlik方法，該方法是通過運用蒙特卡羅（Monte Carlo）技術做大量的計算機模擬，得出頻域信號疲勞分析法的經驗閉合解。Dirlik給出的經驗公式已經被證明精度足夠，在工程上經常采用。測試時間為21個小時，即75600秒。圖4.

總結一下，隨機振動的信號輸入是隨機的，不能作為振動分析的輸入，但是其分布是滿足正態分布的，可以作為隨機振動分析的輸入。為了確定隨機振動信號的分布，需要知道信號的功率譜密度，這時可以通過求隨機信號的自相關函數，對其進行傅里葉變換來得到，進而得到了隨機振動的輸入。定義好隨機振動的輸入后，我們需要看下隨機振動的分析結果。如前面所說，隨機振動分析的輸出是按照概率分布來的。得到的應力符合正態分布。

印制電路板結構模態分析結果如下：圖9 模態頻率圖10 模態振型7）創建隨機振動載荷步a）定義功率譜密度函數圖11 隨機激勵的功率譜函數（PSD）定義b）隨機響應分析參數設置定義頻率范圍上下限，設置掃頻點數和固有頻率集中系數。選取振型數，建議包括輸入響應譜中定義的最大頻率的1.5倍。

當這種形式的激勵占主導地位時，混合模式振動是最佳匹配。混合模式振動的特征是寬帶隨機振動與高量級窄帶隨機振動或正弦振動的疊加。 寬帶隨機+正弦：模擬如發動機產生的振動環境，可以同時具有正弦周期激勵和隨機激勵。

下載地址：NASTRAN 瞬態、沖擊譜、隨機振動分析

按照振動臺架邊界條件進行工況設置，求解電池包振動疲勞壽命。 有限元模型建立分析模型包括電池包殼體、模組以及車身連接支架，與車身安裝處采用rbe2模擬螺栓。通過節點耦合，在rbe2耦合單元主節點處施加激勵，模擬臺架狀態。本文使用聯合仿真進行電池包臺架隨機振動疲勞分析，主要包括單位加速度激勵下應力結果，振動加速度頻譜，疲勞材料及參數設置以及后處理等。

試驗的原始記錄數據是參量的時間歷程（位移、速度或加速度等量值同時間的關系），通過直觀分析可將數據分為瞬態的、周期的、隨機或非隨機持續非周期的三種，進而在時域（包括時差域，即自變量為兩信號的時間差）、頻域和幅值域三大域中進行統計分析、相關分析和譜分析，從而得到表征時間歷程特征的各種函數。處理方法可分為模擬量處理法和數字量處理法。

1、多軸隨機載荷順序發生 通常在多軸隨機載荷應用于模擬振動試驗臺架時，每次施加一個方向的激勵，各方向激勵載荷需要依次施加。為了模擬這種試驗環境，需要利用ANSYS NCODE載荷譜類型Duty Cycle來定義相應的載荷譜。

5.1隨機控制 在實際使用中，產品所經歷的振動大部分為寬帶頻譜。也就是說，振動的能量分布在一個相對較寬的頻率范圍內，且每個頻點的能量不同。振動振幅可以隨機變化或周期性變化，也可以是隨機和周期性混合變化的組合。 通常，使用功率譜密度函數（PSD）作為目標振動的參考譜，如圖4所示。隨機振動常用于高循環次數、低振幅的疲勞測試。

一、仿真APP解決方案本案例基于伏圖隱式結構分析功能對某新能源汽車電池包進行隨機振動仿真，并對仿真流程進行無碼化快速封裝，形成專用的汽車電池包隨機振動仿真APP，可實現以下功能： 快速評估不同材料對箱體結構隨機振動特性的影響； 快速評估不同結構阻尼系數對電池包結構隨機振動響應的影響； 考查不同模態數及掃頻區間對結構隨機響應結果的影響； 可快速設置不同放大系數下的功率譜密度對結構隨機響應的影響

在隨機響應分析時，需要設置隨機載荷激勵。 在Analysis Settings中選擇隨機響應分析中所需要使用的模態階數（本例中選擇了10階，具體工程需酌情考慮）。 在ANSYS中進行隨機響應分析時，可以使用PSD（功率譜密度：Power Spectral Density）激勵來模擬結構所處的隨機振動環境。

<p>基于加速度功率譜密度曲線（ASD）的振動分析，即針對隨機振動的結構有限 元分析。

圖1 隨機振動波形 隨機振動也可以認為是由無數個正弦振動組成的，但是這些正弦振動的頻率不是離散的，而是在一定范圍內連續分布，通常用功率譜密度（PSD）、均方根值（或稱有效值）來表達。 在隨機振動試驗標準中常給出加速度譜密度曲線（PSD曲線）或頻譜，并以此為輸入進行隨機振動控制試驗，如圖2所示。加速度密度譜PSD表示隨機信號通過中心頻率的均方值，并無實際現實意義。

金屬支架左側3端面固定支撐，隨機振動載荷類型為G加速度譜，方向為Y向，具體數值見圖，計算該工況下的疲勞壽命。 圖 1模型 圖2 G加速度譜 1、仿真流程搭建 為提升計算效率，本例采用MSUP諧響應分析聯合nCode進行隨機振動疲勞仿真。