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1、随机振动(PSD)分析(fnx)第1页/共35页第一页，共36页。主要主要(zhyo)(zhyo)内容内容定义(dngy)和目的Workbench随机振动分析功能分析流程第2页/共35页第二页，共36页。随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)定义和目的定义和目的什么是随机振动分析基于概率的谱分析.典型应用如火箭发射时结构承受的载荷谱，每次发射的谱不同，但统计规律(gul)相同.Reference: Random vibrations in mechanical systems by Crandall & Mark第3页/共35页第三页，共36页。和确定性谱分析不同，随机振动不能用瞬态动力
2、学分析代替.应用基于概率的功率谱密度分析，分析载荷作用过程中的统计(tngj)规律Image from “Random Vibrations Theory and Practice” by Wirsching, Paez and Ortiz.随机振动分析随机振动分析定义定义(dngy)(dngy)和目的和目的第4页/共35页第四页，共36页。什么是PSD?PSD是激励和响应的方差(fnch)随频率的变化。PSD曲线围成的面积是响应的方差(fnch).PSD的单位是方差(fnch)/Hz(如加速度功率谱的单位是G2/Hz).PSD可以是位移、速度、加速度、力或压力.随机振动分析随机振动分析定义定
3、义(dngy)(dngy)和目的和目的第5页/共35页第五页，共36页。输入:结构的自然频率和阵型功率谱密度曲线输出:1s位移和应力(yngl)（用于疲劳分析）.随机振动分析随机振动分析定义定义(dngy)(dngy)和目的和目的第6页/共35页第六页，共36页。载荷:单点激励得到结果:相对或绝对的1s输出整体结构的结果，可以(ky)进行云图显示.1s位移,速度或加速度后处理:1s可以(ky)进行云图显示.随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)WorkbenchWorkbench随机振动功能随机振动功能第7页/共35页第七页，共36页。Model:输电铁架Analysis:地面激励PSD
4、分析.Steps:进行( jnxng)模态和随机振动分析，并显示结果.随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第8页/共35页第八页，共36页。打开(dki),.Browse to file if not in list随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第9页/共35页第九页，共36页。打开(dki)分析向导随机振动分析随机振动分析 (fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析 (fnx)(fnx)流程流程第10页/共35页第十页，共36页。利用(lyng)分析向导可以简单地建
5、立分析流程.可以看到运行随机振动分析之前需要进行模态分析.随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第11页/共35页第十一页，共36页。点击OK可以看到如图所示信息(xnx)当提示“SpecifyNumberofModes”，输入12随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第12页/共35页第十二页，共36页。下一步(yb)是插入约束，插入fixedsupport.随机振动分析随机振动分析 (fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析 (fnx)(fnx)流程流程第13页/共35页第
6、十三页，共36页。模态分析结束.可以(ky)查看模态结果，如右图所示.可以(ky)查看动画.随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第14页/共35页第十四页，共36页。可以看到在谱分析(fnx)中的初始条件已经自动设置成模态分析(fnx)的结果.设置阻尼（恒定阻尼比）随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第15页/共35页第十五页，共36页。插入一个PSDBaseExcitation.在弹出的PSDBaseExcitation详情串口，选择新的PSD载荷.选择带G的加速度PSD，
7、单位G2/Hz.设置(shzh)PSD曲线随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第16页/共35页第十六页，共36页。选择激励方向为Y.选择Solve.求解结束后可以(ky)查看结果，可以(ky)选择1sigma到3sigma结果.随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第17页/共35页第十七页，共36页。如果列出了结果更改(gnggi)阻尼比为，查看结果.随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第18页/共35页第十八页，
8、共36页。按阻尼比重新(chngxn)计算.随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)流程流程第19页/共35页第十九页，共36页。练习练习(linx)(linx)查看如图所示桁架结构在加速度PSD激励( jl)下的响应第20页/共35页第二十页，共36页。WorkshopWorkshop目标目标(mbio)(mbio)目标是研究桁架结构的振动特性.这个练习将检查钢结构桁架由于加速度谱产生的位移和应力(yngl).PSD谱可分为加速度、速度和位移. The spectrum will typically be measured during phy
9、sical tests or documented in a written specification relating to the system or component. The data points can be entered for each Freq & Amplitude, or a function can be entered.AccelerationFrequencyF1F2F3F4A2A3A4A1第21页/共35页第二十一页，共36页。WorkshopWorkshop假定假定(jidng)(jidng)TheGirderhasfixedconstraintsalon
10、gallloweredges.Theboundaryconditionswillbeappliedtoedges.第22页/共35页第二十二页，共36页。WorkshopWorkshop起始页起始页FromtheWorkBenchProjectLauncherstartSimulation.ifalreadyinSimulationuseFileNewFortrainingpurposes,choose“No:donotsaveanyitems”OnceinSimulationclickonGeometryFromFiletobrowseforandopen第23页/共35页第二十三页，共36
11、页。WorkshopWorkshop设置设置(shzh)(shzh)WhentheGeometryhasloaded,choose“RandomVibration”fromtheMapofAnalysisTypesNote,themapwillautomaticallyhighlight“Modal”toosincemodalisaprecursortoRandomVibrationsimulation.ClickOK,thusacceptingthedefaultnumberofmodesChoosetheU.S.inchpoundunitsystem.“UnitsU.S.Customary
12、(in,lbm,lbf,)”123第24页/共35页第二十四页，共36页。WorkshopWorkshop前处理前处理(chl)-(chl)-壳体厚度壳体厚度TheGirdergeometryconsistsofsurfacebodies(forshellmeshing)Thefirstpreprocessingtaskistospecifythethicknessofallthesurfaces.ClicktofullyexpandtheGirder“Geometry”branch.IntheDetailspane,noticethatthe“Thickness”fieldaredispla
13、yedinyellowtoindicatetheyareundefined.SelectallthebodiestoassignauniformthicknessLMBtoselectthetopBodyinthePartlist.HoldandLMBonthelastSurfaceBody.Note:Byhighlighting“all”,wecansetthethicknessonthefirstone,andthesamethicknessgetsassignedtoallofthem.Ofcourseoneormoreindividualbodiescanberedefinedtodi
14、fferentthicknesseslaterifnecessary.Leftclickinthethicknessfieldandsetthethickness=0.5”54第25页/共35页第二十五页，共36页。WorkshopWorkshop前处理前处理(chl)-(chl)-接触接触Theassemblytobeshellmeshedconsistsofmultiplesurfacebodiesseparatedbysmalloffsetsthataccountforthephysicalspacingbetweentheneutral(axis)planesofeachpieceof
15、steel.Weneedtouse“Bonded”Contactinordertosimulatetheeffectofweldedand/orboltedassemblyconnectivity.ClickonConnectionsCreateAutomaticContact6.TheDefaultdefinitionis“Bonded”6第26页/共35页第二十六页，共36页。WorkshopWorkshop前处理前处理(chl)-(chl)-网格尺寸网格尺寸TheassemblyconsistsofmultipleslenderbodiesplusalargeflatRoofplate.
16、Wewanttospecifyarelativelyfinemeshsizeontheslendermembersbutalargerelementuptop.Byassigninglargerelementsonthelargeroof,wepreserveCPUtimeandareabletousefiner(usuallymoreaccurate)elementselsewhere.ChangetoBodySelect.OntheOutlineTree,RMBontheMeshobjectInsertSizing(forslenderbodies)InDetails,Replace“De
17、fault”sizewith2(inches)RMBinGraphicsWindow,SelectAllButthenholdandLMBsingleselectonthe“roofbody”tounselectthatpartfromthisSizeobject.ApplyInsertSizing(forthelarge“roof”body)Enter“4”forsizeinDetails(forthelargetopplate).UseSingleSelectandLMBonthelargeBody.ApplyPreviewthemesh,MeshGenerateMesh7.Ifdesir
18、ed,repeatthestepsabovetoincreaseordecreaseelementsizesasdesiredtoenhancethemodelorreduceCPUtime.Larger Elementson roof 78,910第27页/共35页第二十七页，共36页。WorkshopWorkshop环境环境(hunjng)(hunjng)Fortheloweredgesofthetruss,highlightthe“Modal”branchintheOutlineandInsertFixedSupports.Switchtoedgeselectionmodeasneces
19、saryReorientmodelasnecessarythroughout.anendviewmightbemostconvenient.SwitchtoBoxSelectDragtheLMBtoselecttheedgesatthebottomofthelowergirders.Click“Apply”intheDetailswindow111213第28页/共35页第二十八页，共36页。WorkshopWorkshop环境环境(hunjng)(hunjng)ForthePSDBaseExcitationloads,attheRandomVibrationBranch,InsertPSDB
20、aseExcitationIntheDetailsofthePSDLoad,change“Direction”to“YAxis”forthisparticularXYZorientation.ForLoadDatachoseNewPSDLoad141516AccelerationFrequencyF1F2F3F4A2A3A4A1第29页/共35页第二十九页，共36页。WorkshopPSDWorkshopPSD载荷载荷(zih)(zih)PDSdatainthiscaseis“Acceleration”Tabledatapoints,soinsurethat“PSDAcceleration”a
21、nd“Table”isselected.ClickonOKThenenterthetabledataforFREQvs.Acceleration.Thegraphautomaticallyupdateswitheachdatapoint.Eventually,clickontheSimulationtab(attheverytop)toexit“EngineeringData”andreturnSimulationmode.1718第30页/共35页第三十页，共36页。WorkshopWorkshop求解求解(qiji)(qiji)InsurethattheDetails“InitialCon
22、dition”fortheRandomVibrationobjectis“Modal”WiththebranchesforModal(aswellasRandomVibration)prepared,wearereadytosolvethissimulation.Asafinalcheckverifythestatussymbolsnexttothebranches.Allbranchesshouldhaveeither:Lighteningbolt(ready)Greencheckmark(complete)Solve.ToolBarButtonSolveNote:solvingfromth
23、eToolbar“thunderbolt”causesallunsolvedbranchestobesolved.19.Hadwewishedtosolveonlyonebranch(suchas“Modal”inthiscase)wecouldhavehighlightedonlythebranchorobjecttobesolvedanduseRMBSolve.19第31页/共35页第三十一页，共36页。WorkshopWorkshop模态分析模态分析(fnx)(fnx)结果结果Afterthesolutioniscompletedyoucanreviewthe(precursor)mod
24、alshapesforeachfrequency.IntheOutlineTreepertainingtoModal,clickonSolution(withintheModalbranch)ClickontheModalSolutionBranchintheTree.ThenLMBonthetopoftheFrequencyColumninthe“TabularData”region,andRMBCreateModeShapeResultsThiswillinsert“TotalDeformation”objectsintheTreeforallmodessolved.ClickonClic
25、kon“Solve”toolbarbuttonsothenew“result”objectscanbeevaluated20第32页/共35页第三十二页，共36页。WorkshopWorkshop随机振动分析随机振动分析(fnx)(fnx)结果结果NowreviewRandomVibrationresults.Duetotheappliedspectrum,youcanInsertDeformationsStrainsStressesInsertDeformationDirectionalSpecifytheZ“Orientation”directionintheDetailsPaneInse
26、rtStrainNormalForinstance,specifyY“Orientation”intheDetailsPaneInsertStressEquivalent(vonMises)ClickonSolveorRMBEvaluateAllResultstoevaluateanynewobjectsyouhaveaddedtotheoutlinetree.Note:Onlythenewobjectsgetevaluated21.ThissavesCPUandwallclocktime.RMB21222324第33页/共35页第三十三页，共36页。WorkshopWorkshop评价评价(
27、pngji)(pngji)查看和评估结果.要点:模态分析的节点( jidin)位移是相对值而非真实值。ThePSDsimulationgeneratesstatistically“Probable”resultantmagnitudesthatdependontheenergyinputmagnitudeandspectrumappliedtothesystem.TheDampingdataalsoplaysarollinthemagnitudeoftheresponse.Reviewavailableresults,andchangethesettingsunderthe“Edges”too
28、lbarbutton.Youmaychoose toshow(ornotshow)elements(edges)andun-deformedmodel.ElementedgesWireFramecanbecome“distracting”duringPost-Processing.Turnwireframeoff.25looks better without wireframe edges第34页/共35页第三十四页，共36页。感谢您的观看(gunkn)！第35页/共35页第三十五页，共36页。内容(nirng)总结随机振动(PSD) 分析(fnx)。PSD可以是位移、速度、加速度、力或压力.。下一步是插入约束，插入fixed support.。可以看到在谱分析(fnx)中的初始条件已经自动设置成模态分析(fnx)的结果.。Workshop 前处理-网格尺寸。InsertStrainNormal。感谢您的观看第三十六页，共36页。
