振动疲劳试验与CAE分析(动态播放)

振动测试与动态信号分析
振动测试是一种重要的工程实验，它可以检测、评估和改进系统的性
能和可靠性。

它主要用于监测和评价物体的结构、动力学和耐久性能。

它
也可以用于诊断故障并提出进一步的维护措施。

振动测试和动态信号分析是振动测试的主要方法之一，它是对系统的
动态性能检测和评估的有效手段。

振动测试可以快速和准确地捕捉原始振
动信号，并将它们可视化。

振动测试还可以检测和分析动态响应，从而从
多个角度了解系统的性能和可靠性。

动态信号分析也是技术测试工作的重要组成部分，它将振动信号进行
信号处理，分析系统的动态行为，可反映系统的状态和性能。

通过这种方法，可以诊断故障类型，指导维护策略，确定不良结构性能，验证设计参数，优化运行状态，等等。

它可以通过模拟检测和实验测试相结合的方式
完成，来获得完整的数据分析和诊断结果，以识别和可靠性评估复杂的机
械系统。

动态信号分析是通过复杂的信号处理方法，对原始振动信号进行分析、可视化和诊断，从而对机械系统的性能和可靠性进行评估。

基于C AE分析的发动机共振问题研究李壮(广西玉柴机器股份有限公司，广西南宁530007)摘要：为解决柴油发动机振动超标问题，分析发动机中的零部件及安装支架等固有频率的同时，需分析发动机总成固 有频率在发动机运行过程中产生的影响，采用C A E分析软件对几种设计方案进行计算分析。

计算结果发现改变整机设计结构，可以提升发动机总成的固有频率，避免发动机常用转速运行过程中产生共振，改善N V H水平。

关键词：柴油发动机;N V H;C A E中图分类号:T K428 文献标识码:A 文章编号：1672-545X( 2021 )03-0156-04〇刖5中国近年来，随着重型卡车技术水平的突飞猛 进，以及道路条件的不断完善，越来越多的商用车辆 选择在高速公路上运送货物。

然而部分车辆在常用 车速行驶时，会出现明显的整车抖动问题。

在长途行 车的过程中，这种异常抖动一方面加剧了驾驶员的 身体疲劳,造成腰肌劳损，令一方面分散驾驶员注意 力，存在安全隐患|1]。

同时随着人们生活水平逐渐提 高，对于驾乘舒适性也提出了更高的要求，尤其是卡 车司机群体呈现年轻化趋势，良好的驾驶体验，也成 为了各个汽车厂产品竞争力的体现，各家商用车企，均在N V H方面投入了大家的研究工作，发动机作为 整车主要的振动噪声来源，动力总成的N V H开发，也成为整车开发的重点工作。

现如今仿真技术的不 断成熟，可代替部分汽车试验，但是仍与实际试验有 部分差异。

同时结合仿真与实际试验，进一步完善试 验步骤，缩小差异，仍需深人了解[\作者针对某款柴油机配套整车，在1300 ~1 400 r/min转速下出现整车共振和车内轰鸣问题，进行原因分析并提出优化设计方案，基于C A E仿真 分析评估优化方案对于发动机及动力总成固有频率 的影响，进而判断优化设计对于整车N V H改进效 果，结果表明对于发动机N V H开发，不单单要考虑 零件本身的固有频率，还需要把整个动力总成看成 整体进行优化设计，提升动力总成的固有频率，避免 在发动机常用转速区域产生共振问题。

随机振动疲劳寿命预测方法研究随机振动疲劳寿命预测方法研究随机振动是指在一定时间内，不同时刻上所发生的振动信号之间存在差异性的振动。

由于许多机械结构都会遭受到不可预测的外界环境干扰，这些外界环境干扰的特性通常被抽象为随机振动。

因此，要准确地预测机械结构的寿命，就必须对其受到的随机振动进行有效的分析和预测。

随机振动分析中的疲劳寿命预测是一个重要的研究内容。

疲劳寿命是指机械结构在设计使用条件下，能够耐受的最大的疲劳应力循环次数或者疲劳应力循环时间。

疲劳寿命预测是指根据机械结构的设计参数和受到的振动信号，预测该机械结构的疲劳寿命。

疲劳寿命预测的方法主要包括：静态疲劳预测方法、静动态耦合疲劳预测方法、单峰值疲劳预测方法和随机振动疲劳预测方法。

由于随机振动疲劳预测方法能更好地反映实际环境，因此，随机振动疲劳预测方法也是最常用的疲劳预测方法之一。

随机振动疲劳寿命预测方法主要依赖于随机振动理论，该理论可以将随机振动过程分解为三个独立的过程：功率谱密度函数、相位移动函数和幅度变化函数。

功率谱密度函数描述了振动的能量分布情况；相位移动函数描述了振动的相位变化；而幅度变化函数则描述了振动的幅度变化。

随机振动疲劳寿命预测的基本原理是：将受到的振动信号转换为功率谱密度函数、相位移动函数和幅度变化函数，然后根据疲劳理论，以及功率谱密度函数、相位移动函数和幅度变化函数作为输入参数，计算出机械结构受到的疲劳应力和应变，从而确定其疲劳寿命。

随机振动疲劳寿命预测可以更加准确地反映机械结构实际的疲劳寿命，尤其是在受到非常复杂的随机振动时，其预测结果更为可靠。

然而，随机振动疲劳寿命预测的计算量较大，而且需要准确的功率谱密度函数、相位移动函数和幅度变化函数，因此，随机振动疲劳寿命预测的可靠性取决于这些函数的准确性。

随机振动疲劳寿命预测方法也可以改进，例如采用改进的功率谱密度函数，改进的相位移动函数，改进的幅度变化函数，以及改进的疲劳理论，以期提高疲劳寿命预测的准确性和可靠性。

电池组随机振动疲劳分析本例展示基于功率谱密度曲线（PSD）的电池组疲劳分析，即针对随机振动的疲劳寿命分析。

1 问题设定一块电池组，尺寸为70mm x 175mm x 400mm。

该电池组的两端共有6个端点，分别受到垂直于电池组平面的激励作用，且激励的加速度功率谱密度曲线（ASD）相同。

由于在随机振动基于线性动力学原理，因此电池，PC材料等采用实体建模，其他钣金采用壳单元建模，设定相关的fastener点焊单元，coupling耦合单元和tie约束，建立零件和零件之间相应的连接关系。

两端所对应的PSD谱线如下图。

请注意该曲线的频率截断在200Hz处。

本案例用到的附件包括：battery_SSD.cae 提取前10阶固有模态和扫频分析plate.psd PSD曲线2 分析过程一般来说，针对随机振动的疲劳分析包含两大步。

第一步是在Abaqus中完成固有模态和扫频两个计算；第二步是把这两个计算结果与PSD曲线一起输入fe-safe，运行若干设置后完成疲劳分析，得到相关结果。

2.1 有限元计算需要强调的是，在有限元计算部分，不采用随机振动分析方法，而是采用模态提取和扫频方法。

2.1.1 固有模态分析附件中的battery_SSD.cae第一个step分析步是用于提取固有模态的Abaqus计算文件。

其中的关键设置如下：a) 两端固定b) 提取1~200HZ内的固有模态c) 指定位移U和应力S作为场输出变量2.1.2 扫频分析第二个step分析步是用于扫频分析的Abaqus计算文件。

由于PSD曲线上的最高频率是200Hz，故而扫频分析的最大频率也截断在200Hz。

同时，设定各阶频率对应的阻尼均为2%。

定义单位加速度的base motion激励载荷，用于扫频分析：在输出设定上，对两个扫频分析Step，设定对广义位移GU和GPU的历程输出。

2.2 疲劳计算由前述的固有模态分析和扫频分析，计算得到结果文件：battery_shockZ_fastener.odb。

机械振动学中的振动与疲劳寿命分析机械振动学是研究物体在受到外力或激励下发生振动的学科，通过振动分析可以了解机械系统的动态特性。

在工程实践中，振动分析在设计、优化和故障诊断上起着重要作用。

而振动引起的疲劳破坏也是工程领域中常见的问题。

本文将探讨机械振动学中的振动与疲劳寿命分析，帮助读者更好地理解相关理论和方法。

振动分析是机械系统动态特性分析的重要手段。

振动可以分为自由振动和受迫振动两种情况。

自由振动是指物体在没有外力作用下的振动，其振幅和频率由系统的初始条件确定。

而受迫振动是指物体受到外力作用下的振动，外力的频率与系统的固有频率接近时，会出现共振现象。

通过振动分析，可以得到机械系统的振动模态、频率响应等重要参数，为系统设计和优化提供依据。

疲劳寿命是指机械元件在交变载荷作用下发生疲劳破坏之前可以承受的循环载荷次数。

疲劳破坏是由于材料内部的微观缺陷在循环载荷下逐渐扩展至裂纹并最终导致破坏。

在振动引起的疲劳问题中，振动载荷作用下的应力循环是引起疲劳破坏的主要原因。

疲劳寿命分析是通过计算机模拟或实验手段确定机械元件在特定工况下的疲劳寿命，以预防疲劳破坏的发生。

振动与疲劳寿命之间存在着密切的联系。

振动会引起机械元件受到动态载荷作用，导致应力的集中和变化；而应力的集中和变化则是疲劳破坏的主要因素。

因此，在设计机械系统时，需要综合考虑振动对元件疲劳寿命的影响，采取相应的措施减小振动幅值和频率，提高元件的疲劳寿命。

在实际工程中，振动与疲劳寿命分析是不可或缺的环节。

通过有限元分析、模态试验等手段，可以对机械系统进行振动模态分析，得到系统的动态响应特性；同时，通过疲劳实验和寿命预测方法，可以评估元件在实际工作条件下的疲劳寿命，为系统的可靠性设计提供依据。

综上所述，机械振动学中的振动与疲劳寿命分析是研究机械系统动态特性和耐久性的重要内容。

通过振动分析和疲劳寿命评估，可以优化机械系统的设计，延长元件的使用寿命，提高系统的稳定性和可靠性。

分享如何成为一个合格的分析工程师mit的例子在产品设计过程中能够充分考虑到多种因素可以使设计出的产品更加可靠和具有市场竞争力。

但是在传统的机械结构设计中工程师所依靠的常常是设计规范和设计经验。

对于常见结构传统的设计可以保证结构的安全性不能保证设计的最优性不利于结构设计的经济性。

对于复杂的结构这样的设计甚至连使用的可靠性都无法合理的考虑。

在这样的背景下计算机辅助分析开始在机械结构设计中发挥出越来越重要的作用。

作为现代数值模拟方法在工程领域的应用计算机辅助分析可以在设计阶段对结构进行校核、优化使工程师在产品未生产之前就对设计的经济性、安全性有所认识。

在各种CAE的工具中有限元方法是相对较为成熟的也是在工业领域应用最广的。

在有限元天地中将介绍有限元分析的相关理论和学习有限元程序的经验。

由于本人专业所限有限元分析天地中所指分析将特指结构分析。

在本文中我将谈谈如何成为一个合格的有限元分析工程师。

作为一个合格的有限元分析工程师至少应该具备以下三个方面的技能和经验坚实的理论基础包括力学理论对于结构有限元分析工程师和有限元理论必要的程序使用经验对常用的商业有限元分析程序能够熟练应用工程实践的经验对于不同的工程问题能够准确的做出判断和确定分析方案在这三个方面中比较容易解决的是程序使用通常盗版软件和程序教程是很容易获得的一般通过一些练习题就可以很快掌握程序的使用。

所以有很多初学者在用几个练习题熟悉了一个或几个程序以后就以为自己可以做一个分析工程师了这是极端错误的。

练习题与工程分析的差别在于在做练习题的时候拿到手边的已经是简化好的模型了结构已经简化好了分析类型已经设定边界条件和载荷条件已经确定计算完成后能够看到和教材上一致的结果就算是完成了。

在这个过程中学习者只学到了程序如何使用这个过程不用说大学生高中生都可以完成。

在做工程分析的时候情况就完全不同了没有人给你指定模型的简化、分析类型边界条件在计算完成后还需要对结果进行分析和评价。