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结构随机振动仿真分析n

结构随机振动仿真分析

李如忠

四川省绵阳市919信箱515分箱621900

摘要利用Ansys有限元分析软件对某一安装架结构进行了动力学仿真分析，

首先进行了模态分析，在此基础上进行了随机振动的PSD(PowerSpectral

Density)分析，通过分析，提出了结构的改进方案。说明了在产品的设计过

程中，对结构进行动力学仿真分析，可以预测产品的环境适应性，寻求最优

化的设计方案，并缩短产品的开发周期，降低开发成本。

关键词有限元分析随机振动谱分析PSD

Randomvibrationanalysisofstructure

LiRu-zhon

P.O.Box919-515,Mianyang,Sichuan621900,CHINA

Abstract

ThedynamicsimulationofabracketstructureisdoneviaAnsys,a

FEA(FiniteElementAnalysis)softwareprogram.First,themodalanalysisisdone,

thenthePSD(PowerSpectralDensity)analysisofrandomvibrationisstudied.The

improveddesignispresented.Thedynamicsimulationplaysanimportantrolein

productdesigncycle.Itishelpfulnotonlyinseekingoptimumsolutionforproduct,

butalsoefficientinshorteningtheresearchcycle,reducingcost.

KeywordsFEA,randomvibration,spectrumanalysis,PSD

1前言

在电子产品的结构设计生产完成后，一般都要进行产品的随机振动试验，

以检验其环境适应性。如果在产品生产完成后，不能满足环境适应性要求，

则需要重新设计重新生产，会造成大量的人力物力的浪费。本文利用Ansys

仿真分析软件，在产品的概念设计阶段进行随机振动仿真分析，寻找出设计

中的重要缺陷，对结构设计进行优化，提高产品的可靠性，这样就避免了生

产的浪费，并缩短了产品开发周期，降低成本。

Ansys有限元分析软件是一个功能强大的分析软件，能对复杂模型进行各

种力学分析，并支持与其它三维软件的接口，在三维软件中建立的模型能直

接输入到Ansys中进行分析。本文就是利用Pro/E三维设计软件进行建模，然

后输入到Ansys中，首先进行模态分析，确定安装架结构的固有频率，再在

模态分析的基础上进行随机振动分析，随机振动分析采用功率谱密度（PSD）

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响应分析。

2建立分析模型

2.1模型简化和导入

安装架结构的模型，是根据实际的设计尺寸，在Pro/E软件中建立的三维

实体模型，如图1所示。在做有限元分析时，为了减少分析的运算量和分析

的可行性，必须对模型进行简化，根据经验，如一些对分析结果影响很小的

倒角、孔可以简化去掉。在Ansys软件中用输入命令把经过简化后的三维实

体模型导入Ansys中，形成Ansys的三维模型。在三维模型中的有的地方是

采用螺钉连接，但连接处螺钉间距较密，在通常试验条件下，可以认为连接

面不发生相对滑移，所以为了简化分析把这些面粘接在一起。

图1安装架结构三维实体模型

2.2设置单元类型和材料参数

在安装架结构模型中主要由三维实体组成，全部采用SOLID45单元，支

架材料为硬铝（LY12），方盒材料根据