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本文檔詳細(xì)演示如何在LMS TestLab內(nèi)計算振動加速度信號的功率譜密度(Power Spectral density,PSD)。如有錯誤，懇請大家指正。LMS計算PSD步驟-long.pdf

需要將環(huán)境PSD譜，疊加共振頻率的駐頻進(jìn)行振動仿真。當(dāng)使用Ncode進(jìn)行計算時可以實現(xiàn)同時輸入環(huán)境PSD譜和正弦駐頻。但是在Ansys Workbench進(jìn)行隨機(jī)振動分析時，確不能同時輸入PSD譜和正弦駐頻。此時需要將正弦駐頻轉(zhuǎn)為窄帶隨機(jī)PSD譜，再將環(huán)境PSD與窄帶PSD的疊加譜輸入到Ansys Workbench進(jìn)行隨機(jī)振動分析。

目錄一、隨機(jī)振動的定義、特點及常見場景二、隨機(jī)振動的數(shù)學(xué)特征--正態(tài)分布三、 隨機(jī)振動信號為什么要用功率譜密度（PSD）表達(dá)？四、如何將時域隨機(jī)振動曲線轉(zhuǎn)換得到功率譜密度曲線五、 隨機(jī)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(biāo)中定義的PSD譜總均方根加速度值是如何計算的？六.

AutoD刪除事件的這些部分；即刪除事件中所有時間信號不產(chǎn)生損傷的部分，并為事件計算新的持續(xù)時間。這個修正的信號持續(xù)時間是疲勞計算所需要的。 使用PSDM繪圖器的自PSD譜和交叉PSD譜(實部和虛部)如圖10中（4）所示。整個圖10顯示了為調(diào)節(jié)這個載荷事件生成的整個PSD矩陣。

圖 7分析設(shè)置 3) 隨機(jī)振動疲勞計算 PSD譜輸入 雙擊“nCode SN VibrationPSD（DesignLife）”模塊中的solution進(jìn)入nCode環(huán)境。右鍵點擊“VibrationGenerator”-properties，在彈出窗口輸入PSD譜。

AutoD刪除事件的這些部分；即刪除事件中所有時間信號不產(chǎn)生損傷的部分，并為事件計算新的持續(xù)時間。這個修正的信號持續(xù)時間是疲勞計算所需要的。使用PSDM繪圖器的自PSD譜和交叉PSD譜(實部和虛部)如圖10中（4）所示。整個圖10顯示了為調(diào)節(jié)這個載荷事件生成的整個PSD矩陣。這是將用于多輸入頻域疲勞分析的矩陣。

AutoD刪除事件的這些部分；即刪除事件中所有時間信號不產(chǎn)生損傷的部分，并為事件計算新的持續(xù)時間。這個修正的信號持續(xù)時間是疲勞計算所需要的。 使用PSDM繪圖器的自PSD譜和交叉PSD譜(實部和虛部)如圖10中（4）所示。整個圖10顯示了為調(diào)節(jié)這個載荷事件生成的整個PSD矩陣。這是將用于多輸入頻域疲勞分析的矩陣。

關(guān)于LMS Virtual.Lab的計算特點和要求，以下是一般性的描述，具體要求可能會根據(jù)軟件版本和使用環(huán)境有所不同：1) 計算方式：LMS Virtual.Lab通常是基于CPU進(jìn)行計算，可以利用多核心進(jìn)行并行計算。2) 顯卡圖形要求：LMS Virtual.Lab對顯卡圖形并沒有特定要求，因為它主要用于有限元分析而不涉及實時圖形渲染。

圖3 選擇有限元模型中的分析對象4.功率譜文件輸入設(shè)置完計算工況之后，需要輸入隨機(jī)振動疲勞疲勞計算的載荷譜，本實驗選擇IS0 12405-1標(biāo)準(zhǔn)，對縱向z方向做隨機(jī)振動疲勞分析，縱向z方向的PSD值如表1所示。

兩端所對應(yīng)的 PSD 譜線如下圖。請注意該曲線的頻率截斷在 200Hz 處。 2 分析過程 一般來說，針對隨機(jī)振動的疲勞分析包含兩大步。第一步是在 Abaqus 中完成固有模態(tài) 和掃頻兩個計算；第二步是把這兩個計算結(jié)果與 PSD 曲線一起輸入 fe-safe，運行若干設(shè)置 后完成疲勞分析，得到相關(guān)結(jié)果。

LM@BN核殼結(jié)構(gòu)不僅提高了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性，而且使復(fù)合材料在較寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出穩(wěn)定的介電響應(yīng)。更重要的是，LM@BN/PDMS可以在高壓和高溫條件下保持穩(wěn)定的性能，這將顯著提高LMMEs在實際復(fù)雜工況下的性能，從而大大擴(kuò)展其在可穿戴計算和軟機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用。

報名方式 分析流程 利用ANSYS Mechanical計算出各方向激勵下應(yīng)力頻響函數(shù)，然后將應(yīng)力頻響函數(shù)和載荷的PSD曲線導(dǎo)入ANSYS Ncode軟件，定義材料的SN疲勞性能曲線，應(yīng)用其振動疲勞分析求解器計算出結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)的PSD，進(jìn)而完成應(yīng)力循環(huán)計數(shù)并計算損傷值。

這為下游模態(tài)瞬態(tài)、諧波和PSD分析節(jié)省了大量時間，因為擴(kuò)展過程不需要執(zhí)行單元例程，因為先前信息可用。 在有和沒有存儲PSD分析的單元結(jié)果的情況下，進(jìn)行全模型模態(tài)分析，并比較它們的效率。 結(jié)果和討論 計算效率 首先使用大量模態(tài)進(jìn)行PSD分析。使用MXPAND命令（MSUPkey=YES）存儲模態(tài)單元結(jié)果顯著提高了下游模態(tài)疊加擴(kuò)展過程的效率。

2.4 為了保證計算精度，在結(jié)構(gòu)響應(yīng)的峰值位置增加計算頻率（FREQ1）。采用FREQ1，本分析頻率范圍為1-200Hz，掃頻方式選擇為頻率初始值2Hz，掃頻增量5Hz，掃頻增量步40步。2.5 輸出模型應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果，作為隨機(jī)振動疲勞輸入。

通過模態(tài)分析，我們可以了解到哪些模態(tài)對結(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，以平衡計算精度和計算效率。 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。這對于隨機(jī)響應(yīng)分析非常重要，因為隨機(jī)激勵可能會激發(fā)結(jié)構(gòu)在不同模態(tài)下的振動。

采樣率是否設(shè)置正確，這一點很重要，采樣率可以設(shè)高（后處理計算的頻率低些就行），但一定不要設(shè)置低了，設(shè)置低了后處理是不可能把高頻率的部分計算出來的，這個直接影響了原始數(shù)據(jù)是否正確；最好就按需求進(jìn)行正常設(shè)置即可。 4. 要看清楚設(shè)置的是分析頻率還是采樣率，采樣率一般是分析頻率的2.56倍。 下載地址：LMS 振動噪聲測試與分析系統(tǒng)

在相關(guān)系數(shù)設(shè)置菜單中，定義參考重力加速度，使加速度PSD譜單位為g^2/Hz；在支座運動菜單中，定義激勵譜的類型和加載方向。圖12 隨機(jī)響應(yīng)分析載荷步設(shè)置8）提交隨機(jī)振動響應(yīng)分析，查看分析結(jié)果Simdroid計算輸出結(jié)果的均方根值，默認(rèn)為1σ，計算結(jié)果滿足正態(tài)分布，即在68.27%（1σ）時間響應(yīng)內(nèi)小于標(biāo)準(zhǔn)值（均方根值）。

(請勿修改默認(rèn)路徑) ?LMServerIP: 地端Moldex3D LM Server的IP. (請根據(jù)您的地端環(huán)境進(jìn)行設(shè)定。請注意此LM Server上必須提供Moldex3D-CloudConnect授權(quán), 否則當(dāng)此計算叢集布署完畢后, 您將無法提交工作到此計算叢集) ?LMServerPort: 地端Moldex3D LM Server的IP.

下圖為optistruct求解平臺下模態(tài)法計算瞬態(tài)沖擊的整個設(shè)置流程序。 長壽命計算的仿真流程也是類似，只是多了個輸出振動過程的PSD譜，統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)控制下測試時間內(nèi)的結(jié)構(gòu)疲勞損傷。 下圖為optistruct求解平臺下模態(tài)法計算長壽命的整個設(shè)置流程。

本文用ANSYS有限元軟件對葉輪模態(tài)進(jìn)行數(shù)值計算，用LMS模態(tài)分析系統(tǒng)對葉輪進(jìn)行模態(tài)試驗分析。