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基于nCode獲得的結(jié)果與Alphatigue軟件的結(jié)果接近，其疲勞損傷分布如圖8所示。圖8 nCode電池包隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析結(jié)果8.結(jié)語疲勞問題一直是汽車結(jié)構(gòu)開發(fā)開發(fā)中的難點(diǎn)，影響疲勞壽命的因素較多且不易控制。本文基于Alphatigue軟件，以電池包仿真模型為基礎(chǔ)，分析了其在隨機(jī)振動(dòng)載荷下的疲勞壽命。結(jié)果表明，該型電池包的疲勞性能滿足設(shè)計(jì)要求。

金屬支架左側(cè)3端面固定支撐，隨機(jī)振動(dòng)載荷類型為G加速度譜，方向?yàn)閅向，具體數(shù)值見圖，計(jì)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(jì)算效率，本例采用MSUP諧響應(yīng)分析聯(lián)合nCode進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞仿真。

按照振動(dòng)臺(tái)架邊界條件進(jìn)行工況設(shè)置，求解電池包振動(dòng)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(jié)點(diǎn)耦合，在rbe2耦合單元主節(jié)點(diǎn)處施加激勵(lì)，模擬臺(tái)架狀態(tài)。本文使用聯(lián)合仿真進(jìn)行電池包臺(tái)架隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析，主要包括單位加速度激勵(lì)下應(yīng)力結(jié)果，振動(dòng)加速度頻譜，疲勞材料及參數(shù)設(shè)置以及后處理等。

本例展示基于功率譜密度曲線（PSD）的電池組疲勞分析，即針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的疲勞壽命 分析。 1 問題設(shè)定 一塊電池組，尺寸為 70mm x 175mm x 400mm。該電池組的兩端共有 6 個(gè)端點(diǎn)，分別受 到垂直于電池組平面的激勵(lì)作用，且激勵(lì)的加速度功率譜密度曲線（ASD）相同。

隨著國際標(biāo)準(zhǔn)在企業(yè)的大量采用，隨機(jī)振動(dòng)疲勞試驗(yàn)在振動(dòng)試驗(yàn)中比例越來越高。借助隨機(jī)振動(dòng)疲勞仿真分析技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就可預(yù)測產(chǎn)品壽命，并根據(jù)壽命分布云圖直觀判斷疲勞壽命大小及薄弱位置，快速判斷設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，避免反復(fù)多次的試驗(yàn)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。本文將以某支撐構(gòu)件受隨機(jī)振動(dòng)載荷作用下疲勞壽命評(píng)估為例，介紹多軸隨機(jī)振動(dòng)載荷下疲勞分析方法和流程。

王長武等對(duì)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行了隨機(jī)振動(dòng)疲勞壽命的仿真分析。周敏亮等人對(duì)國內(nèi)外幾十年來形成的主要的振動(dòng)疲勞分析方法進(jìn)行了歸納整理，為飛機(jī)設(shè)計(jì)和維修提供振動(dòng)疲勞的設(shè)計(jì)與分析技術(shù)支持文獻(xiàn)。黃超廣等人提出了一種正弦激振載荷作用下結(jié)構(gòu)的疲勞壽命估算方法，并應(yīng)用Visual Fortran6.5程序平臺(tái)開發(fā)出相應(yīng)的振動(dòng)疲勞分析程序。

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在隨機(jī)載荷下的疲勞壽命評(píng)估，一直是工程上關(guān)心的重點(diǎn)，通常是對(duì)垂向、橫向及縱向三個(gè)方向進(jìn)行檢測試驗(yàn)，本文主要介紹如何在Ncode中建立兩種多軸隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析流程。 1、本次示例是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61373-2010設(shè)置隨機(jī)振動(dòng)疲勞功率譜密度，檢驗(yàn)?zāi)骋辉O(shè)備長壽命情況。

在第一部分的文章中（如果還沒有看第一部分，請(qǐng)查看上篇文章），討論了一種計(jì)算疲勞損傷的方法，以及如何將其應(yīng)用于隨機(jī)振動(dòng)載荷歷程。在這篇中，將通過使用第一部分中解釋的方法進(jìn)行一個(gè)示例計(jì)算。另外討論一些其他方法，這些方法可以與隨機(jī)響應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生更好的相關(guān)性。 使用第一部分中的方法所需的數(shù)據(jù)如下： 1）均方根（1sigma）應(yīng)力。

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Marc軟件在橡膠、密封行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，針對(duì)橡膠疲勞壽命的仿真，Marc有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)： ? 通過Mullins效應(yīng)進(jìn)行橡膠件的損傷分析，當(dāng)損傷到達(dá)1時(shí)，認(rèn)為橡膠出現(xiàn)開裂，但是在實(shí)際仿真計(jì)算中需要進(jìn)行大量的分析計(jì)算，工作量巨大。 ? 通過彈性體疲勞壽命損傷理論來進(jìn)行疲勞壽命分析。

Marc軟件在橡膠、密封行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，針對(duì)橡膠疲勞壽命的仿真，Marc有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)：? 通過Mullins效應(yīng)進(jìn)行橡膠件的損傷分析，當(dāng)損傷到達(dá)1時(shí)，認(rèn)為橡膠出現(xiàn)開裂，但是在實(shí)際仿真計(jì)算中需要進(jìn)行大量的分析計(jì)算，工作量巨大。? 通過彈性體疲勞壽命損傷理論來進(jìn)行疲勞壽命分析。其基本思想和傳統(tǒng)的金屬疲勞的一致，且仿真計(jì)算工作量很小，適合在工程計(jì)算中應(yīng)用。

7.提交分析計(jì)算，另外還需要單獨(dú)進(jìn)行一個(gè)模態(tài)分析，得到計(jì)算結(jié)果 9.通過fesafe進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)疲勞分析 10.其中功率密度文件為PSD格式，可用記事本編輯，格式如下。

圖4：三通道時(shí)域載荷數(shù)據(jù) 可以看到此段信號(hào)并未滿足平穩(wěn)、高斯分布、隨機(jī)等假設(shè)，首尾標(biāo)識(shí)的信號(hào)振動(dòng)幅值非常小，對(duì)疲勞壽命影響不大，下圖為刪除后的信號(hào)數(shù)據(jù)，滿足三大假設(shè)，可直接用于傅里葉變換。

圖4：三通道時(shí)域載荷數(shù)據(jù)可以看到此段信號(hào)并未滿足平穩(wěn)、高斯分布、隨機(jī)等假設(shè)，首尾標(biāo)識(shí)的信號(hào)振動(dòng)幅值非常小，對(duì)疲勞壽命影響不大，下圖為刪除后的信號(hào)數(shù)據(jù)，滿足三大假設(shè)，可直接用于傅里葉變換。

一、仿真APP解決方案本案例基于伏圖隱式結(jié)構(gòu)分析功能對(duì)某新能源汽車電池包進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)仿真，并對(duì)仿真流程進(jìn)行無碼化快速封裝，形成專用的汽車電池包隨機(jī)振動(dòng)仿真APP，可實(shí)現(xiàn)以下功能： 快速評(píng)估不同材料對(duì)箱體結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)特性的影響； 快速評(píng)估不同結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)對(duì)電池包結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)的影響； 考查不同模態(tài)數(shù)及掃頻區(qū)間對(duì)結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)結(jié)果的影響； 可快速設(shè)置不同放大系數(shù)下的功率譜密度對(duì)結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)的影響

而使用通用多物理場仿真軟件Simdroid完成PCB的隨機(jī)振動(dòng)仿真分析，并基于其內(nèi)置的APP開發(fā)器，以無代碼化的方式便捷封裝全參數(shù)化仿真模型及仿真流程，將仿真知識(shí)、專家經(jīng)驗(yàn)等固化為可復(fù)用的PCB隨機(jī)振動(dòng)仿真APP，可大幅度提高PCB隨機(jī)振動(dòng)仿真的建模和分析效率，同時(shí)降低使用門檻、縮短仿真周期。

二、參考文獻(xiàn) 如何理解隨機(jī)振動(dòng)的功率譜密度. J Pan. 知乎 《OptiStruct結(jié)構(gòu)分析與工程應(yīng)用》，劉勇，陳斌，羅峰. 機(jī)械工業(yè)出版社文章來源：結(jié)構(gòu)仿真學(xué)習(xí)

本期海克斯康直播講堂請(qǐng)到了結(jié)構(gòu)仿真高級(jí)專家冀溫凱，將帶來“航天船舶行業(yè)結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)”主題技術(shù)分享，展示MSC Nastran是如何直接進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析并進(jìn)行預(yù)載荷隨機(jī)振動(dòng)分析設(shè)置，更有復(fù)材應(yīng)用案例輔以講解，趕快報(bào)名預(yù)約吧！