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隨機(jī)振動分析案例-abaqus第一步：計算結(jié)構(gòu)模態(tài)，輸出位移和應(yīng)力。第二步：隨機(jī)振動分析2.1 定義輸出頻率上下限和模態(tài)阻尼2.2 定義PSD載荷及加載2.3 定義輸出2.4 隨機(jī)振動計算頭文件設(shè)置2.5 隨機(jī)振動分析結(jié)果2.6 隨機(jī)振動σ應(yīng)力結(jié)果評價

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

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(yùn)行若干設(shè)置 后完成疲勞分析，得到相關(guān)結(jié)果。 以下內(nèi)容包含完整的詳細(xì)的電池包跌落仿真分析 附件為完整教程和CAE模型文件.rar

圖3 小型多旋翼無人機(jī)部分模態(tài)云圖3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析本節(jié)主要對小型四旋翼無人機(jī)關(guān)鍵部件的振動源和振動分析，特別是作用在電機(jī)支架上的振動信息，以及臂與機(jī)身的連接點(diǎn)。為了準(zhǔn)確獲取無人機(jī)振動信息，本研究使用了以下測量設(shè)備：(1)Polytec PSV-500 SCANNING HEAD掃描激光振動儀；(2)ADXL355三軸加速度傳感器。

噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）(在~20Hz-20kHz之間)的常見術(shù)語。引起這些振動的力可以來自許多來源。對于電機(jī)來說，這些力可能是驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸的磁力，也可能是更大的驅(qū)動系統(tǒng)的一部分，比如軸承和/或齒輪。

因此動力電池包的振動試驗(yàn)也與安全性緊密相關(guān)，一直是動力電池測試評價領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。本文利用通用疲勞壽命分析軟件Alphatigue進(jìn)行電池包的隨機(jī)振動疲勞分析。

通過上述諧響應(yīng)或瞬態(tài)響應(yīng)求解，都可以得到較為精確的電機(jī)振動響應(yīng)，通過這些響應(yīng)一方面可以與實(shí)際樣機(jī)的振動進(jìn)行數(shù)值對比分析，主要對比電機(jī)的結(jié)構(gòu)模態(tài)數(shù)據(jù)、振動響應(yīng)數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生振動響應(yīng)階次；另一方面可以作為聲場分析激勵源。

分別計算非晶電機(jī)和硅鋼電機(jī)定子振動的加速度和振動位移，選擇電機(jī)定子齒部表面各個節(jié)點(diǎn)的平均值進(jìn)行頻譜分析(選擇頻率分析范圍為０~２ ５００ Ｈｚ)，如圖(４，５)所示。

本文基于Motor-CAD對永磁同步電機(jī)進(jìn)行電磁振動噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機(jī)的E-NVH分析提供理論依據(jù)，并為永磁同步電機(jī)的E-NVH提供優(yōu)化途徑。

文獻(xiàn)［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進(jìn)行了研究，將驅(qū)動電機(jī)放置在系統(tǒng)中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅(qū)動電機(jī)、減速器已不再合理。文獻(xiàn)［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機(jī)及減速器進(jìn)行聲學(xué)包裹的方法實(shí)際驗(yàn)證對改善車內(nèi)高頻嘯叫有明顯效果。

3 振動特性分析利用ANSYS有限元軟件建立該電機(jī)三維結(jié)構(gòu)的有限元模型，再以時域瞬態(tài)電磁場分析得到的穩(wěn)態(tài)電磁力作為激勵，進(jìn)行電機(jī)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析，得到在電磁力激勵下電機(jī)的振動特性。

振動的主要來源是磁致伸縮應(yīng)變，因此最臨界頻率為100Hz。模態(tài)分析結(jié)果如圖4所示，可以看出兩者都有一個頻率無法避開100Hz。 利用電磁仿真的結(jié)果(磁致伸縮、洛倫茲力)和模態(tài)分析的固有頻率，通過諧波分析計算了機(jī)械位移。求解的廣義運(yùn)動方程為 其中Mu為結(jié)構(gòu)質(zhì)量矩陣，Cu為粘滯阻尼矩陣，Ku為剛度矩陣，ü， ù， u分別為節(jié)點(diǎn)加速度、節(jié)點(diǎn)速度和節(jié)點(diǎn)位移矢量。

風(fēng)機(jī)入風(fēng)口煙道算例結(jié)果分析

圖7 約束條件6) 創(chuàng)建分析本案例采用模態(tài)法隨機(jī)響應(yīng)分析，故第一步創(chuàng)建頻率分析，第二步創(chuàng)建隨機(jī)響應(yīng)分析，為保證計算精度，頻率分析步的頻率區(qū)間取激勵頻率的1.5-2倍。隨機(jī)振動分析步載荷輸入即加速度PSD功率譜密度可參考《GB38031-2020電動汽車用動力蓄電池安全要求》進(jìn)行設(shè)置，完成各分析步參數(shù)設(shè)置后，提交計算。本次主要進(jìn)行了Z向隨機(jī)振動分析。

2.2 加速工況為分析電子水泵在加速過程中的噪聲和振動，對各樣品泵進(jìn)行測試。加速工況下采用時間跟蹤法，固定節(jié)流閥位置不變，電子水泵轉(zhuǎn)速從1200r/min勻加速提升至4800r/min。以樣品4為例，電子水泵噪聲和振動的試驗(yàn)結(jié)果分別如圖11和圖12所示。結(jié)合噪聲和振動在加速過程的試驗(yàn)結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)噪聲和振動的突變具有一致性。

文獻(xiàn)［5］對電動汽車動力總成的振動噪聲的特性進(jìn)行了研究，將驅(qū)動電機(jī)放置在系統(tǒng)中同減速器、懸置、傳動軸等作為一個整體研究及解決振動噪聲問題，單單只分析驅(qū)動電機(jī)、減速器已不再合理。文獻(xiàn)［6］基于振動噪聲傳遞路徑分析，使用對電機(jī)及減速器進(jìn)行聲學(xué)包裹的方法實(shí)際驗(yàn)證對改善車內(nèi)高頻嘯叫有明顯效果。

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

2.2 模態(tài)分析 由于在掃頻過程中壓縮機(jī)一階50Hz對應(yīng)的3000r/min附近壓縮機(jī)本體振動突變不明顯，可以排除是由壓縮機(jī)本體共振引起的車內(nèi)振動噪聲問題。因此將分析重點(diǎn)放在壓縮機(jī)到車內(nèi)振動噪聲的傳遞路徑上。