最新Ansys培训-随机振动分析ppt课件
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Ansys 电机电磁、震动和噪声分析流程ppt课件
2. 点击，菜单 Edit > Copy 3. 点击，菜单 Edit > Paste 4. 在模型列表里面，会多出来一个物体 Stator1。 • 建一个辅助圆 1. 点击菜单 Draw > Circle ； 2. 在坐标输入区域，输入圆心的坐标点
• X:0 ； Y:0 ； Z:0 ；点击回车键确定。 3. 在坐标输入区域，输入半径
• dX:84 ； dY:0 ； dZ:0 ；点击回车键确定。 4. 在模型列表里面，会出现新部件 Circle3 。 • 建立定子齿尖部分模型 1. 按住Ctrl 键，先选择物体Stator1，再选择Circle3 2. 点击菜单， Modeler > Boolean > Intersect 3. 点击 OK 按钮 • 建立定子背板模型 1. 按住Ctrl 键，先选择物体Stator1，再选择Stator1 2. 点击菜单， Modeler > Boolean > Subtract 3. 在弹出的窗口中，选择Blank Parts:Stator1；Tool Parts: Stator1 4. 选择 Clone tool objects before subtracting: 5. 点击 OK 按钮 • 修改定子齿尖模型属性 1. 在模型列表选择物体Stator1，右键点击Properties 2. 在弹出的属性窗口中，将 Name 改成 ToothTips 3. 点击菜单 Modeler > Boolean > Separate Bodies
ANSYS 中国
2
电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
• ell 文件成功后，在 Workbench 的工作区会出现一个Maxwell Design。 • 启动 Maxwell
• X:0 ； Y:0 ； Z:0 ；点击回车键确定。 3. 在坐标输入区域，输入半径
• dX:84 ； dY:0 ； dZ:0 ；点击回车键确定。 4. 在模型列表里面，会出现新部件 Circle3 。 • 建立定子齿尖部分模型 1. 按住Ctrl 键，先选择物体Stator1，再选择Circle3 2. 点击菜单， Modeler > Boolean > Intersect 3. 点击 OK 按钮 • 建立定子背板模型 1. 按住Ctrl 键，先选择物体Stator1，再选择Stator1 2. 点击菜单， Modeler > Boolean > Subtract 3. 在弹出的窗口中，选择Blank Parts:Stator1；Tool Parts: Stator1 4. 选择 Clone tool objects before subtracting: 5. 点击 OK 按钮 • 修改定子齿尖模型属性 1. 在模型列表选择物体Stator1，右键点击Properties 2. 在弹出的属性窗口中，将 Name 改成 ToothTips 3. 点击菜单 Modeler > Boolean > Separate Bodies
ANSYS 中国
2
电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
• ell 文件成功后，在 Workbench 的工作区会出现一个Maxwell Design。 • 启动 Maxwell
随机振动基础知识培训PPT课件
.
16
4.1 随机振动试验概况
随机振动试验：在实验室利用振动台等振动设备模 拟结构在实际中的随机振动环境，对结构的强度、 可靠性、寿命等进行检验和确认。
随机振动试验基本框图：
Y
响应信号
X Z
振动台
试件 台面
激励信号
功率放大器
信号采集与发送 系统
显示器
4.2 振动台
电液式：低频、 大推力
---建筑、机械
0.5
p(x) 1 e(x22)2
2
0.4
0.3
0, 3
0.2
0, 1
1, 1
0.1
均方根值(Root
0
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
Mean Square—
RMS)，又称有效值： R M S E(X2) x2p(x)dx
标准差(Standard Deviation)
变 化 的 分 贝 数 n来 描 述 ：
nlog( f2)
10logW Wu& u& & &((ff12))nx
1. 按随机性的来源分:一个是激励过程的随机性, 这是随机振动理论主要解决的问题; 一个是振动 系统的参数的随机性,这是参数随机振动理论.
2. 正问题和反问题:已知输入和系统求输出这是正 问题,称为响应确定问题; 已知输入和输出求系统 的参数这是反问题,称为系统识别问题,我们这门 课程不涉及,有专门课程.
4.3 随机振动试验参考谱（续）
倍频程octave f f1 2 2 x ,f2 与 f1 之 间 有 x 个 倍 频 程 ， x 1 时 为 1 倍 频 程
《随机振动课件全》课件
01
02
பைடு நூலகம்
03
概率密度函数
描述随机变量取值的概率 分布情况。
自相关函数
描述随机过程某一时刻的 取值与另一时刻取值之间 的相关性。
互相关函数
描述两个随机过程之间的 相关性。
随机振动的频域分析
傅里叶变换
将时域信号转换为频域信号，便于分析信号的频率成分。
频谱分析
通过对频域信号的分析，得到信号中各频率成分的幅值和相位信息。
03 随机振动的测试与实验
测试设备与传感器
测试设备
为了进行随机振动测试，需要选择合适的测试设备，包括振动台、激振器等。这些设备应具备足够的功率和频率 范围，以模拟各种实际环境中的振动情况。
传感器
传感器是用于测量振动的关键设备，包括加速度计、速度传感器和位移传感器等。选择合适的传感器需要考虑其 灵敏度、线性范围和频率响应等参数，以确保准确测量振动数据。
稳定性问题，为实际工程提供理论支持。
随机振动控制与减振
02
研究如何通过控制策略和减振技术降低随机振动对工程结构的
影响，提高结构的抗振性能。
随机振动测试与实验
03
发展先进的测试技术和实验方法，对随机振动进行准确测量和
实验验证，为理论研究提供数据支撑。
未来发展方向与趋势
跨学科交叉研究
将随机振动研究与材料科学、控 制理论、人工智能等领域进行交 叉融合，开拓新的研究领域和应
数据处理与分析
数据处理
在获得原始振动数据后，需要进行一系 列数据处理，包括滤波、去噪、归一化 和平滑处理等。这些处理有助于提取有 用的信息，并消除干扰和异常值对数据 的影响。
VS
结果分析
分析处理后的数据可以帮助理解结构的动 力学特性和行为。分析方法包括频域分析 和时域分析等，可以揭示结构的共振频率 、阻尼比和模态形状等信息。根据分析结 果，可以对结构进行优化或改进设计，以 提高其抗振性能和稳定性。
《随机振动分析》PPT课件
其中：
1）Sout-谱密度响应（惯用术语）； 2）Sin-谱密度输入（来自于输入的PSD曲线）； 3）aout-计算的单自由输出； 4）ain-单自由度输入；
注意：在ANSYS中的谱密度响应就成为PSD响应（RPSD），谱 密度输入就称为输入的PSD。
3.随机振动分析步骤
（1）建立PSD分析系统
Training Manual
有频率响应函数的定义可知 1）频率响应函数的幅值等于系统输出幅值与输入幅值的比值； 2）频率响应函数的虚部与实部的比值等于相位角的正切值。
Advanced Contact & Fasteners
2.随机振动分析理论
Training Manual
（2）随机振动 根据随机振动理论可知，对于单一输入的PSD值，则系统输出为
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
4.工程实例:电路板的随机振动计算
1.随机振动分析简介
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
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 计规律相同.
1.随机振动分析简介
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
• 和确定性谱分析不同，随机振动不能用瞬态动力学分析代 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 统计规律
什么是PSD?
• PSD是激励和响应的方差随频率的变化。 – PSD曲线围成的面积是响应的方差. – PSD的单位是 方差/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.
ansys仿真分析演示版.ppt
如果没有为单元指定属性, ANSYS将MAT=1, TYPE=1, 和 REAL=1作 为模型中所有单元的缺省设置. 注意, 采用当前激活的TYPE, REAL, 和 MAT 进行网格操作.
.,
21
定义属性
为实体模型指定属性
1. 定义所有需要的单元类型,材料, 和实常数.
2. 然后使用 网格工具的“单元属 性” 菜单条 (Preprocessor > MeshTool):
对所有体 (或所有面)一次划分网格, 将优越于 一个一个地划分网格.
通过指定所有线上的份数决定单元的尺寸, 它可以考虑线的曲率, 孔洞的接近程度和其 它特征, 以及单元阶次.
智能网格划分的缺省设置是关闭, 在自由网 格划分时建议采用智能网格划分。 它对映射 网格划分没有影响
.,
28
网格划分
线尺寸
.,
26
网格控制
如图所示为采用不同的 SmartSize尺寸级别进行四 面体网格划分的例子.
高级的 SmartSize 控制, 如 网格扩张和过渡系数在 SMRT 命令 (或
Preprocessor > -Meshing-
Size Cntrls > -SmartSizeAdv Opts...)中提供.
4、梁单元建模时应当注意 截面方位 节点偏移 自由度的
释放
合
5、板单元：不同厚度的板单元连接时注意网格的结点是否重
定义单元属性
在实体模型上直接指定属性将不考虑缺省属性
模型中有多种单元类型， 实常数 和 材料 , 就必须确保给每一
种单元指定了合适的属性
划分网格前对每一个类型的实体分配正确的单元属性
部分常用单元
选择实体类型后按 SET键.
.,
21
定义属性
为实体模型指定属性
1. 定义所有需要的单元类型,材料, 和实常数.
2. 然后使用 网格工具的“单元属 性” 菜单条 (Preprocessor > MeshTool):
对所有体 (或所有面)一次划分网格, 将优越于 一个一个地划分网格.
通过指定所有线上的份数决定单元的尺寸, 它可以考虑线的曲率, 孔洞的接近程度和其 它特征, 以及单元阶次.
智能网格划分的缺省设置是关闭, 在自由网 格划分时建议采用智能网格划分。 它对映射 网格划分没有影响
.,
28
网格划分
线尺寸
.,
26
网格控制
如图所示为采用不同的 SmartSize尺寸级别进行四 面体网格划分的例子.
高级的 SmartSize 控制, 如 网格扩张和过渡系数在 SMRT 命令 (或
Preprocessor > -Meshing-
Size Cntrls > -SmartSizeAdv Opts...)中提供.
4、梁单元建模时应当注意 截面方位 节点偏移 自由度的
释放
合
5、板单元：不同厚度的板单元连接时注意网格的结点是否重
定义单元属性
在实体模型上直接指定属性将不考虑缺省属性
模型中有多种单元类型， 实常数 和 材料 , 就必须确保给每一
种单元指定了合适的属性
划分网格前对每一个类型的实体分配正确的单元属性
部分常用单元
选择实体类型后按 SET键.
《ANSYS基础培训》ppt课件
2000，4
ANSYS常用单元介绍
Combin14 弹簧阻尼单元，可用于一维、二维、三维中的轴
向拉压和改变。 具有轴向拉压、改变才能。 单元选项：K1---线性、非线性求解选项； K2—1D自由度选项〔包括平动自由 度和转动自由度〕 K3----2D、3D自由度选项 〔包括平动自由度和转动自由度〕 实常数： K---弹簧刚度； CV1----阻尼系数； CV2---非线性阻尼系数。
2000，4
ANSYS常用单元介绍
PLANE42 2D构造实体单元。 可用于平面应力、平面应变、轴对称。有四个节点，每个
节点两个平动自由度。 具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变功能。 单元选项：K1—单元坐标系定义〔平行于总体坐标系或以IJ 边为基准〕；
根据节点间位移协调关系。U11= U22，V11=V22 又根据各节点的平衡条件有
{F}=[K]{δ}
2000，4
有限元分析步骤
有限元法可分为几步：
• 构造的离散化 • 选择位移形式 即假定位移是坐标的某种简单的函数这种函数称为位移 形式或插值函数通常选多项式作为位移形式一般来说， 多项式的项数应等于单元的自由度数。
2000，4
ANSYS文件构造件〕 Jobname.dbb 〔备份文件〕 Jobname.rst 〔构造分析结果文件〕 Jobname.rth 〔热分析结果文件〕 Jobname.rmg 〔电磁场分析结果文件〕 Jobname.rfl 〔流体分析结果文件〕 Jobname.tri 〔三角化刚度矩阵文件〕 Jobname.emat 〔单元矩阵文件〕 Jobname.esav 〔单元保存文件〕
2000，4
ANSYS文件构造〔续〕
文本文件 Jobname.log〔命令日志文件〕 Jobname.err〔错误及警告信息文件〕
ANSYS常用单元介绍
Combin14 弹簧阻尼单元，可用于一维、二维、三维中的轴
向拉压和改变。 具有轴向拉压、改变才能。 单元选项：K1---线性、非线性求解选项； K2—1D自由度选项〔包括平动自由 度和转动自由度〕 K3----2D、3D自由度选项 〔包括平动自由度和转动自由度〕 实常数： K---弹簧刚度； CV1----阻尼系数； CV2---非线性阻尼系数。
2000，4
ANSYS常用单元介绍
PLANE42 2D构造实体单元。 可用于平面应力、平面应变、轴对称。有四个节点，每个
节点两个平动自由度。 具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变功能。 单元选项：K1—单元坐标系定义〔平行于总体坐标系或以IJ 边为基准〕；
根据节点间位移协调关系。U11= U22，V11=V22 又根据各节点的平衡条件有
{F}=[K]{δ}
2000，4
有限元分析步骤
有限元法可分为几步：
• 构造的离散化 • 选择位移形式 即假定位移是坐标的某种简单的函数这种函数称为位移 形式或插值函数通常选多项式作为位移形式一般来说， 多项式的项数应等于单元的自由度数。
2000，4
ANSYS文件构造件〕 Jobname.dbb 〔备份文件〕 Jobname.rst 〔构造分析结果文件〕 Jobname.rth 〔热分析结果文件〕 Jobname.rmg 〔电磁场分析结果文件〕 Jobname.rfl 〔流体分析结果文件〕 Jobname.tri 〔三角化刚度矩阵文件〕 Jobname.emat 〔单元矩阵文件〕 Jobname.esav 〔单元保存文件〕
2000，4
ANSYS文件构造〔续〕
文本文件 Jobname.log〔命令日志文件〕 Jobname.err〔错误及警告信息文件〕
Ansys培训_随机振动分析汇总
– The data points can be entered for each Freq & Amplitude, or a function can be entered.
DYNAMICS 11.0
A2
A3
Acceleration
A1 A4
F1
F2
F3
F4
Frequency
Workshop – 假定
• 和确定性谱分析不同，随机振动不能用瞬态动 力学分析代替. • 应用基于概率的功率谱密度分析，分析载荷作 用过程中的统计规律
DYNAMICS 11.0
Image from “Random Vibrations Theory and Practice” by Wirsching, Paez and Ortiz.
定义和目的
输入:
– 结构的自然频率和阵型 – 功率谱密度曲线
Training Manual
DYNAMICS 11.0
输出:
– 1s位移和应力 （用于疲劳分析）.
• 载荷:
– 单点激励
Training Manual
• 得到结果:
– 相对或绝对的1s 输出 – 整体结构的结果，可以进行云图显示. – 1s位移, 速度或加速度
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• • • • 插入一个PSD Base Excitation. 在弹出的PSD Base Excitation详情串口，选择新的PSD载荷. 选择带G的加速度PSD，单位G^2/Hz. 设置PSD曲线
Training Manual
打开, Tower.dsdb.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
A2
A3
Acceleration
A1 A4
F1
F2
F3
F4
Frequency
Workshop – 假定
• 和确定性谱分析不同，随机振动不能用瞬态动 力学分析代替. • 应用基于概率的功率谱密度分析，分析载荷作 用过程中的统计规律
DYNAMICS 11.0
Image from “Random Vibrations Theory and Practice” by Wirsching, Paez and Ortiz.
定义和目的
输入:
– 结构的自然频率和阵型 – 功率谱密度曲线
Training Manual
DYNAMICS 11.0
输出:
– 1s位移和应力 （用于疲劳分析）.
• 载荷:
– 单点激励
Training Manual
• 得到结果:
– 相对或绝对的1s 输出 – 整体结构的结果，可以进行云图显示. – 1s位移, 速度或加速度
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• • • • 插入一个PSD Base Excitation. 在弹出的PSD Base Excitation详情串口，选择新的PSD载荷. 选择带G的加速度PSD，单位G^2/Hz. 设置PSD曲线
Training Manual
打开, Tower.dsdb.
Training Manual
ansys谱分析PPT教学课件
f2，f3及f4，而且f1<f2<f3<f4。
1
2
3
4
第5页/共64页
谱分析
术语及概念（接上页）
• 如果振动台以频率f1激振并且四个系统的位移响 u 应都被记录下来，结果将如右图所示
• 现在再增加频率为f3的第二种激振并记录下位移
f
响应，系统1及3将达到峰值响应
u
• 如果施加包括几种频率的一种综合激振并且仅记
对于作用力频谱，符号FX，FY，FZ已经 表 示 方 向 •典型命令：
SVTYPE，… SED，...
第21页/共64页
响应谱分析步骤
定义响应频谱（接上页）
频谱值对频率的表格：
• 首先定义频率表格，允许达到20个点
• 然后定义相应的频谱值：
只有对于多条频谱曲线才能指定阻尼
比
典型命令：
FREQ，… SV，...
实例—响应谱分析
• 在这个实例中，将确定工作台对于频谱激励的响应 • 详情请参看动力学实例补充资料
第29页/共64页
第三节：随机振动分析
什么是随机振动分析? • 它是一种采用功率谱密度作为输入的谱分析 • 它是一种确定响应出现特定值的概率大小的分析方法 • 输入值：
• 结构的自然频率及模态 • 功率谱密度曲线（将在后面讨论） • 输出值： • 以1s位移和应力表示最可能出现的结构响应
! 或 D 或 DSYM
第37页/共64页
M5-37
随机振动
转换成谱分析类型
建模
获得模态解
转换成谱分析类型： • 退出并且重新进入求解器 • 进行新的分析：谱分析 • 分析选项：将在后面讨论 • 阻尼：将在后面讨论
典型命令：
1
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谱分析
术语及概念（接上页）
• 如果振动台以频率f1激振并且四个系统的位移响 u 应都被记录下来，结果将如右图所示
• 现在再增加频率为f3的第二种激振并记录下位移
f
响应，系统1及3将达到峰值响应
u
• 如果施加包括几种频率的一种综合激振并且仅记
对于作用力频谱，符号FX，FY，FZ已经 表 示 方 向 •典型命令：
SVTYPE，… SED，...
第21页/共64页
响应谱分析步骤
定义响应频谱（接上页）
频谱值对频率的表格：
• 首先定义频率表格，允许达到20个点
• 然后定义相应的频谱值：
只有对于多条频谱曲线才能指定阻尼
比
典型命令：
FREQ，… SV，...
实例—响应谱分析
• 在这个实例中，将确定工作台对于频谱激励的响应 • 详情请参看动力学实例补充资料
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第三节：随机振动分析
什么是随机振动分析? • 它是一种采用功率谱密度作为输入的谱分析 • 它是一种确定响应出现特定值的概率大小的分析方法 • 输入值：
• 结构的自然频率及模态 • 功率谱密度曲线（将在后面讨论） • 输出值： • 以1s位移和应力表示最可能出现的结构响应
! 或 D 或 DSYM
第37页/共64页
M5-37
随机振动
转换成谱分析类型
建模
获得模态解
转换成谱分析类型： • 退出并且重新进入求解器 • 进行新的分析：谱分析 • 分析选项：将在后面讨论 • 阻尼：将在后面讨论
典型命令：
ANSYS随机振动理论
§4、5随机振动(PSD)分析步骤PSD分析包括如下六个步骤：1．建造模型；2．求得模态解；3．扩展模态；4．获得谱解；5．合并模态；6．观察结果。
以上六步中，前两步跟单点响应谱分析一样，后四步将在下面作详细讲解。
ANSYS/Professional产品中不能进行随机振动分析。
如果选用GUI交互方法进行分析，模态分析选择对话框（MODOPT命令）中包含有就是否进行模态扩展选项（MXPAND命令），将其设置为YES就可以进行下面得：扩展模态。
这样，第二步（求得模态解）与第三步（扩展模态）就合并到一个步骤中进行计算。
§4、4、9建造模型该步与其它分析类型建立模型得过程相似，即定义工作名、分析得标题、单元类型、单元实常数、材料性质、模型几何形状等。
注意以下两点：·只有线性行为在谱分析中才就是有效得。
任何非线性单元均作为线性处理。
如果含有接触单元，那么它们得刚度始终就是初始刚度，不再改变；·必须定义材料弹性模量（EX）（或其她形式得刚度）与密度（DENS）。
材料得任何非线性将被忽略，但允许材料特性就是线性得、各向同性或各向异性以及随温度变化或不随温度变化。
§4、5、0获得模态解结构得模态解（固有频率与振型）就是计算谱解所必须得。
模态分析得具体过程在《模态分析》中已经阐述过，这里还需注意以下几点：·使用Block Lanczos法（缺省）、子空间法或缩减法提取模态。
非对称法、阻尼法、QR阻尼法以及PowerDynamics法对下一步谱分析就是无效得；·所提取得模态数目应足以表征在感兴趣得频率范围内结构所具有得响应；·如果使用GUI交互式方法进行分析，模态分析设置[MODOPT]对话框得扩展模态选项置为NO状态，那么模态计算时将不进行模态扩展，但就是可以选择地扩展模态（参瞧MXPAND命令得SIGNIF输入项得用法）。
否则，将扩展模态选项置为YES状态。
《随机振动分析基础》课件
提高解决实际问题的能力
本课程注重理论与实践相结合，通过案例分析和 实验操作，培养学生解决实际随机振动问题的能 力。
培养跨学科的思维方式
通过本课程的学习，培养学生具备跨学科的思维 方式，能够综合运用多学科知识进行复杂工程问 题的分析和解决。
02
随机振动概述
随机振动定义
随机振动定义
随机振动是指一种具有随机特性的振动，其参数（如振幅、频率、相位等）在 一定的统计规律下变化。
03
随机振动理论基础
概率论基础
概率
描述随机事件发生的可能性，通常用0到1之间的实数 表示。
随机变量
表示随机事件的数值结果，可以是离散的也可以是连 续的。
概率分布
描述随机变量取值的可能性，常见的概率分布有正态 分布、泊松分布等。
随机过程基础
01
02
03
随机过程
由随机变量构成的序列或 函数，每个随机变量表示 某一时刻的状态。
传统振动分析方法的局限性
传统的确定性振动分析方法难以处理随机振动问题，需要 引入概率统计方法进行深入研究。
学科交叉的重要性
随机振动分析涉及到多个学科领域，如概率论、统计学、 结构动力学等，需要跨学科的知识和思维方式。
课程目的
1 2 3
掌握随机振动的基本概念和原理
通过本课程的学习，使学生了解随机振动的基本 概念、原理和分析方法，为后续的工程应用和研 究打下基础。
功率谱密度法
功率谱密度法是一种基于频域分 析的方法，用于研究随机振动信
号的频率特性。
它通过对随机振动信号进行频谱 分析，提取出信号的功率谱密度 函数，从而描述随机振动信号在
不同频率范围内的能量分布。
功率谱密度法在随机振动分析中 具有广泛的应用，可以用于研究 结构的振动模态、地震工程等领
本课程注重理论与实践相结合，通过案例分析和 实验操作，培养学生解决实际随机振动问题的能 力。
培养跨学科的思维方式
通过本课程的学习，培养学生具备跨学科的思维 方式，能够综合运用多学科知识进行复杂工程问 题的分析和解决。
02
随机振动概述
随机振动定义
随机振动定义
随机振动是指一种具有随机特性的振动，其参数（如振幅、频率、相位等）在 一定的统计规律下变化。
03
随机振动理论基础
概率论基础
概率
描述随机事件发生的可能性，通常用0到1之间的实数 表示。
随机变量
表示随机事件的数值结果，可以是离散的也可以是连 续的。
概率分布
描述随机变量取值的可能性，常见的概率分布有正态 分布、泊松分布等。
随机过程基础
01
02
03
随机过程
由随机变量构成的序列或 函数，每个随机变量表示 某一时刻的状态。
传统振动分析方法的局限性
传统的确定性振动分析方法难以处理随机振动问题，需要 引入概率统计方法进行深入研究。
学科交叉的重要性
随机振动分析涉及到多个学科领域，如概率论、统计学、 结构动力学等，需要跨学科的知识和思维方式。
课程目的
1 2 3
掌握随机振动的基本概念和原理
通过本课程的学习，使学生了解随机振动的基本 概念、原理和分析方法，为后续的工程应用和研 究打下基础。
功率谱密度法
功率谱密度法是一种基于频域分 析的方法，用于研究随机振动信
号的频率特性。
它通过对随机振动信号进行频谱 分析，提取出信号的功率谱密度 函数，从而描述随机振动信号在
不同频率范围内的能量分布。
功率谱密度法在随机振动分析中 具有广泛的应用，可以用于研究 结构的振动模态、地震工程等领
《随机振动分析基础》课件
用于产生激励信号，可 以是力、速度或加速度
。
控制系统
用于控制试验过程，包 括信号生成、放大和滤
波等。
试验原理
基于概率论和统计学原 理，通过测量和分析随 机振动信号来评估结构
的性能。
试验程序与数据处理
试验准备
确定试验参数、选择合适的设备和试件。
数据处理
对采集的数据进行滤波、放大、统计分析和 绘制图表等处理。
数据采集
通过传感器记录振动信号，包括位移、速度 和加速度等。
结果分析
根据处理后的数据评估结构的性能，如固有 频率、阻尼比和传递函数等。
试验结果分析与验证
结果分析
01
对比试验结果与理论预测，分析误差来源和改进方向。
验证方法
02
通过对比不同试验条件下的结果，验证试验方法的可靠性和重
复性。
应用实例
03
介绍随机振动试验在工程实践中的应用，如结构健康监测、产
定义
随机过程是时间函数的集合，每个函 数表示在某一时刻的随机变量。
分类
按照不同的特性，如平稳性、各态历 经性、遍历性等，可以将随机过程分 为不同的类型。
随机振动的统计特性
概率分布
描述随机振动幅值的可能取值及其概率。
均值和方差
描述随机振动幅值的平均值和离散程度。
自相关函数和功率谱密度
描述随机振动时间序列在不同时刻的相关性和频域特性。
这些振动可能会对车辆和船舶 的结构造成影响，甚至影响乘 客的舒适度。
随机振动分析用于优化车辆和 船舶的结构设计，提高其稳定 性和安全性。
土木建筑工程
建筑物和桥梁等土木工程结构在风、地震或其他自然灾害的作用下会受到随机振动 的影响。
这些振动可能会导致结构的疲劳、损伤或破坏，影响结构的长期安全性和稳定性。
。
控制系统
用于控制试验过程，包 括信号生成、放大和滤
波等。
试验原理
基于概率论和统计学原 理，通过测量和分析随 机振动信号来评估结构
的性能。
试验程序与数据处理
试验准备
确定试验参数、选择合适的设备和试件。
数据处理
对采集的数据进行滤波、放大、统计分析和 绘制图表等处理。
数据采集
通过传感器记录振动信号，包括位移、速度 和加速度等。
结果分析
根据处理后的数据评估结构的性能，如固有 频率、阻尼比和传递函数等。
试验结果分析与验证
结果分析
01
对比试验结果与理论预测，分析误差来源和改进方向。
验证方法
02
通过对比不同试验条件下的结果，验证试验方法的可靠性和重
复性。
应用实例
03
介绍随机振动试验在工程实践中的应用，如结构健康监测、产
定义
随机过程是时间函数的集合，每个函 数表示在某一时刻的随机变量。
分类
按照不同的特性，如平稳性、各态历 经性、遍历性等，可以将随机过程分 为不同的类型。
随机振动的统计特性
概率分布
描述随机振动幅值的可能取值及其概率。
均值和方差
描述随机振动幅值的平均值和离散程度。
自相关函数和功率谱密度
描述随机振动时间序列在不同时刻的相关性和频域特性。
这些振动可能会对车辆和船舶 的结构造成影响，甚至影响乘 客的舒适度。
随机振动分析用于优化车辆和 船舶的结构设计，提高其稳定 性和安全性。
土木建筑工程
建筑物和桥梁等土木工程结构在风、地震或其他自然灾害的作用下会受到随机振动 的影响。
这些振动可能会导致结构的疲劳、损伤或破坏，影响结构的长期安全性和稳定性。
《ANSYS基础培训》课件
2
求解分析
学习使用ANSYS求解器进行结构和流体分析，获得精确的模拟结果。
3
后处理
掌握如何在ANSYS中进行后处理，分析和可视化模拟结果。
不同领域的分析
结构分析
深入研究ANSYS在结构分析方 面的应用，如静态、动态、疲 劳分析等。
热分析
学习如何使用ANSYS进行热传 导、热辐射和热对流分析，解 决热问题。
建模与分析
2D和3D建模
学习如何在ANSYS中进行 二维和三维建模，创建复 杂的几何形状。
有限元分析 (FEA)
深入了解有限元分析的原 理和应用，掌握ANSYS中 的FEA技术。
网格生成技术
探索不同的网格生成方法， 优化模型的划分和分析效 果。
边界条件与求解
1
应用边界条件
了解在ANSYS中如何应用边界条件，指定约束和加载。
流体动力学分析
介绍ANSYS在流体动力学领域 的应用，如流体流动、压力分 布等。
优化工具
参数优化
通过ANSYS优化工具进行参数优化，提高产品 性能和效率。
拓扑优化
使用拓扑优化技术，优化结构的材料分布和重 量。
常见问题解决方法
1 错误排查
了解常见的ANSYS错误和故障排除技巧，提高模拟效果。
2 模型修复
《ANSYS基础培训》PPT 课件
欢迎使用《ANSYS基础培训》PPT课件！通过这个课程，您将深入了解 ANSYS的各个方面，从建模到分析，从结构到流体，精通这个强大的工程模 拟软件。
概述
本课程介绍ANSYS的基础知识，包括ANSYS Workbench的概述、ANSYS预 处理、材料属性定义等。
学习如何修复模型中的几何和网格问题，保证模拟的准确性。
ansys教程完整PPT教学课件
jobname.log
文本
结果文件
jobname.rxx
二进制
图形文件
jobname.grph 二进制
ANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程中，ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储 输入的数据，也存储结果数据:
输入数据 - 必须输入的信息 (模型尺寸、材料属性、载荷等).
结果数据 - ANSYS计算的数值 (位移、应力、应变、温度等).
OOPs!
Lines
Keypoints
第20页/共78页
2.布尔操作
1. ..... 2. ..... 3. .....
Procedure
要使用布尔操作: Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate >
选择一种布尔操作 (例如： Add)
选择图形类型. 将弹出 选取菜 单 (见下页) 提示选择图形进行 布尔操作.
+ 加载的操作更加容易 ,尤其是在图形中直接拾取时.
第24页/共78页
加载 (续)
无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型.因此, 加载到实体的载荷将自动转化到 其所属的节点或单元上。
沿线均布的压力
实体模型
加载到实 体的载荷 自动转化 到其所属 的节点或 单元上
均布压力转化到以线为边界的 各单元上
第21页/共78页
四、加载、求解
Objective
4-1. 列表和分类载荷
ANSYS中的载荷可分为:
• 自由度DOF - 定义节点的自由度（ DOF ） 值 (结构分析_位移、热 分析_ 温度、电磁分析_磁势等)
• 集中载荷 - 点载荷 (结构分析_力、热分析_ 热导率、电磁分析_
《随机振动课件全》PPT课件
样时刻 t1 ，反映这两个时刻的随机变量
xk t1 与xk t1 的统计联系。
9
⑷平稳过程
➢随机过程可以根据其统计特性是否随采样时刻而 变化来进行分类。 ➢统计特性依赖于采样时刻的过程—非平稳过程
统计特性不依赖于采样时刻的过程—平稳过程
10
平稳过程的特点 集合平均值为常数 相关函数仅仅依赖于时差
15
平稳+各个样本的统计特性相同 各态历经
例5-1：求正弦函数的相关函数
Rx
1 T
T
2 T 2
xt xt
dt
2
A2 sin t
sin t
dt
A2 2
cos
物理意义：表示样本函数 xk t 与其延时
时刻得到的 xk t 之间波形的相似程度。
①
T
2
，Rx
＝
A2 2
，相似程度最高。
第五章随机振动51引言52随机过程53随机过程的数字特征54相关函数55功率谱密度函数56线性系统在随机激励下的响应精选ppt51引言前面三章所考察的振动都是确定性振动振动系统的规律可以用时间的确定性函数来描述振动系统的物理量可以用随时间变化的确定函数来描述因此确定性振动中的物理量在将来某一时刻的值是可以预测的
随机过程：无法准确预知物理量随时间的变化情 况，但其变化规律服从统计规律
随机过程是大量现象的一个数学抽象，理论上是 由无限多个无限长的样本组成的集合。
X t xk t
xk t ：样本函数
对于随机现象，我们感兴趣的往往不是各个样本7 本身，而是力图从这些样本得出总体的统计特性。
5-3 随机过程的数字特征
引言： 均值和方差只是描述了随机过程单一时刻 （随机变量）的数学特征，要描述两个不同时刻的 随机变量之间的联系则要引入相关函数。
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第9章-随机振动分析
第9章随机振动分析随机振动分析是一种基于概率统计学的谱分析技术，它求解的是在随机激励作用下的某些物理量，包括位移、应力等的概率分布情况等。
随机振动分析在机载电子设备、抖动光学设备、声学装载设备等方面有着广泛的应用。
★ 了解随机振动分析。
9.1随机振动分析概述随机振动分析（Random Vibration Analysis）是一种基于概率统计学的谱分析技术。
随机振动分析中功率谱密度（Power Spectral Density，PSD）记录了激励和响应的均方根值同频率的关系，因此PSD是一条功率谱密度值——频率值的关系曲线，如图9-1所示，亦即载荷时间历程。
图9-1 功率谱密度图第9章随机振动分析对PSD的说明如下。
PSD曲线下的面积就是方差，即响应标准偏差的平方值。
PSD的单位是Mean Square/Hz（如加速度PSD的单位为G2/Hz）。
PSD可以是位移、速度、加速度、力或者压力等。
在随机振动分析中，由于时间历程不是确定的，所以瞬态分析是不可用的。
随机振动分析的输入为：通过模态分析得到的结构固有频率和固有模态。
作用于节点的单点或多点的PSD激励曲线。
随机振动分析输出的是：作用于节点的PSD响应（位移和应力等），同时还能用于疲劳寿命预测。
9.2 随机振动分析流程在ANSYS Workbench左侧工具箱中Analysis Systems下的Random Vibration上按住鼠标左键拖动到项目管理区的A6栏，即可创建随机振动分析项目，如图9-2所示。
图9-2 创建随机振动分析项目当进入Mechanical后，选中分析树中的Analysis Settings即可进行分析参数的设置，如图9-3所示。
图9-3 随机振动分析参数设置。
随机振动分析演示幻灯片
Training Manual
我们可以很方便的在加速度（重力加速度），速度和位移功率谱 密度值之间使用频率的平方进行转换。 ω rad/s = 2πf Hz
Adva
3、随机振动理论简介
Training Manual
（1）随机振动计算的假设和限制 要求计算的结构具有以下特点：
1）具有恒定的材料属性参数，即不考虑非线性材料模型； 2）结构的总体刚度，阻尼和质量矩阵为定值； 3）施加的外力，位移，压力，温度等载荷不随施加变化而变化； 4）弱阻尼，结构的阻尼力远小于结构的惯性和弹性力。 随机振动过程具有以下特点：
虽然整个过程是随机的，但是 PSD曲线只 有限的遵守其随机性。
Training Manual
Adva
2、功率谱密度（PSD）
Training Manual
用来表征随机振动的一个参数称之为功率谱密度（ PSD）
Adva
对于一个横定幅值的正弦振动，其 1HZ的频率带宽的功率谱密度 为其幅值的平方值。
2、功率谱密度（PSD）
-this can be done using bandbass filters ；
-real analyzers typically have hundreds of bins
Training Manual
va
2、功率谱密度（PSD）
Training Manual
Adva
2、功率谱密度（PSD）
Training Manual
Adva
高斯概率曲线的平均值被定义为高斯分布的标准偏差值； 通过多个 sigma值，可以考虑激励发生的更大的概率。
3、随机振动理论简介
（1）随机振动激励分布规律
Training Manual
《ANSYS入门培训》课件
求解器
ANSYS有多种求解器，包括静力分析、热应力分析、 疲劳分析、模态分析等。
有限元分析
ANSYS使用有限元分析方法，能够精确求解各种工 程问题。
计算流体力学
ANSYS可以进行复杂流体的数值计算，如湍流流动、
ANSYS的后处理和可视化
ANSYS可以进行多种后处理和可视化工作，以更直观地呈现分析结果。
应力云图
ANSYS可以生成应力云图，方便工程师分析和评估模型的稳定性。
温度分布图
ANSYS可以显示温度分布图，方便工程师评估模型的热特性。
可视化工具
ANSYS提供了多种可视化工具，如动画、3D图等。
ANSYS的数据管理和文件输出
ANSYS的数据管理和文件输出需要注意多个方面，确保分析结果的正确性。
优化设计
ANSYS可以进行优化设计，以实现最佳性能和最小 成本。
参数化设计
ANSYS可以进行参数化设计，方便工程师实现多种 设计方案。
ANSYS的案例分析
ANSYS在多个领域有着广泛的应用。
汽车行业
ANSYS有很多案例应用于汽车领域，包括车身设计、 发动机分析等。
航空航天
ANSYS在航空航天领域也有相当多的应用示例，包 括结构、气动和热分析等。
数据管理 文件格式 结果输出
ANSYS需要管理多个不同的文件，以确保分析结 果的一致性。
ANSYS支持多种文件格式，如ANSYS文件、CGNS、 ABAQUS、LS-DYNA等。
ANSYS可以输出多种结果文件，如结果数据库文 件、文本文件、图形文件等。
ANSYS的优化和参数化
ANSYS可以进行优化和参数化，以实现最佳设计。
3
电磁场分析
ANSYS可以进行电磁场分析，如电磁兼容性、高频电磁、电磁散射等。
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输出:
– 1s位移和应力 （用于疲劳分析）.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
Workbench随机振动功能
• 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，可以进行云图显示. – 1s位移, 速度或加速度
• 后处理:
– 1s 可以进行云图显示.
DYNAMICS 11.0
什么是PSD? • PSD是激励和响应的方差随频率的变化。
– PSD曲线围成的面积是响应的方差. – PSD的单位是 方差/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
定义和目的
输入:
– 结构的自然频率和阵型 – 功率谱密度曲线
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• 模态分析结束. • 可以查看模态结果，如右图所示. • 可以查看动画.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• 可以看到在谱分析中的初始条件已经 自动设置成模态分析的结果.
Ansys培训-随机振动分 析
Training Manual
随机振动(PSD) 分析
Training Manual
DYNAMICS 11.0
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
定义和目的
Training Manual
• 和确定性谱分析不同，随机振动不能用瞬态动 力学分析代替.
Workshop – 假定
• The Girder has fixed constraints along all lower edges.
• The boundary conditions will be applied to edges.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• 设置阻尼（恒定阻尼比）0.05
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• 插入一个PSD Base Excitation. • 在弹出的PSD Base Excitation详情串口，选择新的PSD载荷. • 选择带G的加速度PSD，单位G^2/Hz. • 设置PSD曲线
– The data points can be entered for each Freq & Amplitude, or a function can be entered.
Acceleration
A2
A3
A1 A4
F1 F2
F3
F4
Frequency
Training Manual
DYNAMICS 11.0
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• 选择激励方向为Y. • 选择Solve. • 求解结束后可以查看结果，可以选择1sigma到3sigma结果.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• 如果列出了结果 • 更改阻尼比为0.05，查看结果.
打开, Tower.dsdb.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
• Browse to file if not in list
随机振动分析
随机振动分析流程
• 打开分析向导…
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• 利用分析向导可以简单 地建立分析流程.可以看 到运行随机振动分析之 前需要进行模态分析.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• Model: 输电铁架 • Analysis: 地面激励PSD
分析. • Steps: 进行模态和随机
振动分析，并显示结果.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• 按阻尼比0.05重新计算.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
练习
Training Manual
• 查看如图所示桁架结构在加速度PSD激励下的响 应
DYNAMICS 11.0
Workshop – 目标
Workshop – 起始页
• From the WorkBench Project Launcher start Simulation.
–
if already in Simulation use >File>New
•
For training purposes, choose “No: do not save any items”
• 应用基于概率的功率谱密度分析，分析载荷作 用过程中的统计规律
DYNAMICS 11.0
Image from “Random Vibrations Theory and Practice” by Wirsching, Paez and Ortiz.
随机振动分析
定义和目的
Training Manual
• 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.
• PSD谱可分为加速度、速度和位移.
• The spectrum will typically be measured during physical tests or documented in a written specification relating to the system or component.
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• 点击OK可以看到如图所示信息 • 当提示“Specify Number of Modes” ，输入12
Training Manual
DYNAMICS 11.0
随机振动分析
随机振动分析流程
• 下一步是插入约束，插入fixed support.
• Once in Simulation click on >Geometry>From File… to browse for and open girder.agdb
– 1s位移和应力 （用于疲劳分析）.
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Workbench随机振动功能
• 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，可以进行云图显示. – 1s位移, 速度或加速度
• 后处理:
– 1s 可以进行云图显示.
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什么是PSD? • PSD是激励和响应的方差随频率的变化。
– PSD曲线围成的面积是响应的方差. – PSD的单位是 方差/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.
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定义和目的
输入:
– 结构的自然频率和阵型 – 功率谱密度曲线
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• 模态分析结束. • 可以查看模态结果，如右图所示. • 可以查看动画.
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随机振动分析流程
• 可以看到在谱分析中的初始条件已经 自动设置成模态分析的结果.
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随机振动(PSD) 分析
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定义和目的
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• 和确定性谱分析不同，随机振动不能用瞬态动 力学分析代替.
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• The Girder has fixed constraints along all lower edges.
• The boundary conditions will be applied to edges.
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• 插入一个PSD Base Excitation. • 在弹出的PSD Base Excitation详情串口，选择新的PSD载荷. • 选择带G的加速度PSD，单位G^2/Hz. • 设置PSD曲线
– The data points can be entered for each Freq & Amplitude, or a function can be entered.
Acceleration
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A1 A4
F1 F2
F3
F4
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随机振动分析流程
• 选择激励方向为Y. • 选择Solve. • 求解结束后可以查看结果，可以选择1sigma到3sigma结果.
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随机振动分析流程
• 打开分析向导…
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• 利用分析向导可以简单 地建立分析流程.可以看 到运行随机振动分析之 前需要进行模态分析.
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分析. • Steps: 进行模态和随机
振动分析，并显示结果.
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• 查看如图所示桁架结构在加速度PSD激励下的响 应
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–
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定义和目的
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• 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.
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• 下一步是插入约束，插入fixed support.
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