有限元分析案例-电路板振动分析项目实例

本实例通过有限元分析软件ansys对电路板进行固有振动频率、谐振、响应谱分析或运输过程中的随机振动分析。随机振动是指:未来任一给定时刻的瞬时值不能预先确定的机械振动。它的运动规律不能用确定函数,只能用概率和统计方法来描述。随机振动从振动的单次现象观察存在着不确定性,但根据相同条件下多次测试的结果进行总体分析,其统计特征是确定的。随机振动从激励的频率范围观察,总是有宽带的形式。如车辆因路面高低不平、飞行器因大气湍流和船舶因海浪波动等产生的振动,都是随机振动。随机振动研究的问题通常有:确定响应统计特性的“预测”问题、估计系统性能的“识别”问题和寻找激励信息的“测量”问题。 

    若系统的激励是随机过程,其响应也是随机过程。随机过程有各种类型,分为平稳随机过程和非平稳随机过程。前者又分为各态历经和非各态历经的随机过程。为了真实和全面地描述随机振动的激励和响应,需要利用幅域、时差域和频域的信息。

     ① 幅域:用幅值为横坐标描述振动的规律,包括概率密度和概率分布函数等。如拖拉机在高低不平的田地上耕作,前桥上某一点的应力是随机变量。对某一时间t范围内的应力幅值加以统计,可以得到以应力幅值为横坐标、以应力幅值出现的概率密度p()为纵坐标的曲线。由此可以求出不同的应力幅值的概率 Prob、应力的平均值和标准离差等,用以进行强度的可靠性设计。

     ② 时差域:用时间差为横坐标描述振动的特性,包括自相关函数、互相关函数等。    

     ③ 频域:用频率f为横坐标描述振动的特性,包括自功率谱密度s(f)、互谱密度和相干函数等。如对机器外部的振动和噪声信号在频率域内进行信号处理,可以得到自功率谱密度函数图。用这种图可以监控机械运行,以供分析机械故障的部位、性质和程度之用。