随机振动分析报告

Alex-dreamer制作PSD：（可以相互传阅学习，但是鄙视那些拿着别人成果随意买卖！）PSD随机振动应用领域很广，比如雷达天线，飞机，桥梁，天平，地面，等等行业。虽然现在对这方面公开资料很少，但是我相信以后会越来越多，发展的越来越成熟。学术的浪潮总体是向前的，不会因为几个大牛保密自己的成果就会阻止我们对PSD研究，因此结合我的经验和爱好，我研究了一下两种PSD加载分析。我标价的原则是含金量大小和花费我的时间以及我的经验值，如果你觉得值，就买；不值就不要下了。因为我始终认为：士为知己者死，女为悦己者容。算是互相尊重。如果你得到这份资料，那就祝你好运！Good luck!-Alex-dreamer(南理工)一：目的：根据abaqus爱好者提出的PSD随机振动分析，提出功率谱如何定义及如何加载？如果功率谱是加速度的平方，如何加载？如果在输入点施加载荷功率谱如何定义？本文将给出详细的分析过程。二：随机振动基本概念1. 随机振动的输入量和输出量都是概率统计值，因此存在不确定性。输入量为PSD（功率谱密度）曲线，分为加速度、速度、位移或者力的PSD曲线；最常见的是加速度PSD，常用语BASE MOTION基础约束加载。2. 随机振动的响应符合正态分布，PSD实际上是随机变量的能量分布，也就是在不同频率上的方差值，反映不同频率处的振动能量，PSD曲线所围成的面积是随机变量总响应的方差值；3. RMS为随机变量的标准方差，将PSD曲线包络面积开平方即为RMS。4. 随机振动输出的位移、应力、应变等值都是对应不同频率的方差值（即PSD值），量纲为x2，当然也可以输出这些变量的均方根值（即RMS值）；abaqus6.10以上版本可以直接在场变量里面输出设置。见下文。5. 如果是单个激励源，定义为非相关性分析，如是多个激励源，则需要定义相关性参数。因此出现type=uncorrelated。三：模型简介：1） 该模型很简单，是hypermesh中一个双孔模型。2） 网格划分在hypermesh中完成，保证了雅克比0.7以及网格其它质量的要求。网格与几何具有较高的吻合度。3） 方案1（对应connect模型）：在上方两个孔采用全约束方式，且加载的功率谱PSD密度是加速度功率谱，也就是说基于BASE基础约束，进行随机振动PSD分析。结果分析底部孔处某节点的结果响应。4） 方案2（对应connect模型）：在底部圆孔施加载荷force类型的功率谱PSD，与前者不同的是，这个不是基础施加PSD，而上某输入位置施加PSD。5） 重点和难点见一下详细介绍。四：建模和导入在此略去。1） 导入模型；施加约束Fig 1 导入网格模型2） 分析布定义以及设置第一步先进行频率提取分析，这里提取前20阶模态。采用lanczos法。第二步进行随机振动分析布设置，低频5Hz开始，高频2000Hz截至。Damping设置：开始模态阶数：1，结束模态阶数20，阻尼0.001。Fig 2 分析布设置Fig 3 模态分析设置Fig 4 随机振动参数设置Fig 5 随机振动参数设置3） 结果输出设置我们关心均方根应力输出，那么输出变量是勾选RS即可。其他变量输出读者自己选择。4）历史变量输出。假如我们关心底部某节点的输出。Fig 6 均方根输出设置Fig 7 历史输出设置5） 边界条件设置对基础点进行约束，也就是我们施加PSD的位置。Fig 8 历史输出设置6）如何编辑关键字？Model-Edit Keywords-random_force-m*Elastic207000., 0.3*PSD-DEFINITIONPSD定义,NAME=PSD,TYPE=BASEPSD施加类型, G=9.81e3表示重力加速度为单位0.04PSD实部为0.04g2/Hz,0.0PSD虚部是0,10表示10Hz0.04,0.0,1490.065,0.0,1500.065,0.0,3490.094,0.0,3500.094,0.0,6990.13,0.0,700以下类似* * BOUNDARY CONDITIONS* *Modal Damping1, 20, 0.001*BASE MOTION表示施加位置在模型基础位置,DOF=2在y方向施加，表示自由度。, LOAD case=1施加类型就是PSD工况*correlation, psd=psd, type=uncorrelated只定义了一个PSD曲线，因此是uncorrelated1,1.* * OUTPUT REQUESTS* * * FIELD OUTPUT: F-Output-2* * FIELD OUTPUT: F-Output-2* *Output, field*Node OutputA, AR, U, UR, V, VR*Element Output, directions=YESLE, RS均方根输出设置, S, VS* * HISTORY OUTPUT: H-Output-1* *Output, history*Node Output, nset=outputA1, A2, A3, AR, AR1, AR2, AR3, RA1RA2, RA3, RAR1, RAR2, RAR3, RU1, RU2, RU3RUR1, RUR2, RUR3, RV1, RV2, RV3, RVR1, RVR2RVR3, U1, U2, U3, UR, UR1, UR2, UR3V1, V2, V3, VR, VR1, VR2, VR3*End Step6）结果分析Fig 9 应力输出Fig 10 均方根应力输出Fig 11加速度响应输出Fig 12 输出点加速度响应输出Fig 13 模态阶数与频率关系输出方案二：这次采用指定点输入激励PSD，来研究模型响应。原节点处固定方式不变，关键字有一定差异，详见下文。Tip：我这里输入定义了节点集，因此引入INPUT命名。 1） 分析布同上；输出点我变了，读者可以随意定义。2） 边界条件同上；3） 关键字编辑（对应connect-force模型）：*Elastic207000., 0.3*PSD-DEFINITION,NAME=PSDPSD曲线及名称定义相同。,TYPE=FORCEPSD类型为force功率谱，注意单位。具体怎么求force功率谱，这个是根据实验得到的。如果是时域上的，需要转换到频域上。只要概念清楚，应该不成问题。1.04PSD实部,0.0PSD虚部,10频率1.04,0.0,1491.065,0.0,150代表150Hz下PSD实部为1.065，虚部为01.065,0.0,3491.094,0.0,3501.094,0.0,6991.13,0.0,700* * BOUNDARY CONDITIONS* *Modal Damping1, 20, 0