基于workbench的“动中通”模态与随机振动分析

《基于workbench的“动中通”模态与随机振动分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、.基于ANSYSWorkbench的“动中通”模态与随机振动分析摘要:文中针对某车载“动中通”结构进行了机载环境的随机振动分析。利用ANSYSworkbench软件建立了“动中通”的有限元动力学模型，完成了模态分析和随机振动分析，得到了在车载环境条件下的结构变形云图，并对发射机结构进行了刚强度校核。并针对动中通对于功率谱密度高的振动响应效果差的情况，提出了一种基于传感器与DSP技术形成控制回路的解决思路。关键词:卫星通信设备；随机振动；模态分析；有限元法；0引言随着现代科学技术的飞速发展,移动或车载装备也越来越普遍，我们在收看车载电视的时候可以感觉到如

2、果遇到颠簸路况的情况电视信号就会收到很大影响，那是因为“动中通”设备在振动、冲击、碰撞等机械环境下天线和电子设备会产生变形，从而影响信号接收。这样就对车载“动中通”的结构设计可靠性提出了越来越高的要求。“动中通”在振动和冲击环境下造成的危害表现在以下两个方面：1.设备在某个激振频率下发生振幅较大的共振；2.长期的振动和冲击,易使设备产生疲劳破坏；因而,对车载电子设备的抗振动冲击问题应加以足够重视。本文针对机载发射机的结构和振动环境特点，利用ANSYSworkbench软件对“动中通”进行了有限元数值建模模态分析和随机振动分析，得到了“动中通”在载荷谱激

3、励下的应变和变形云图，并对“动中通”结构的刚强度进行了校核。1车载环境条件“动中通”承受车载的随机振动条件为山路，采用AHRS模块采集路段信息，导入Mathematics进行离散化处理。得到振动激励范围是15～2000Hz的PSD数据，再导入ANSYSWorkbench。随机振动谱线如图1所示。图1.AHRS模块与路面图2.“动中通”的随机振动谱线...2“动中通”结构及有限元模型2.1结构形式“动中通”主要由天线、底座壳体、底座转盘、电子设备组成。在结构上采用两轴转台布局形式，结构部件主要采用ABS制成，使用螺丝进行连接组装，并采用上下罩包覆形式，下

4、罩固定在车顶，总体结构形式如图2。图2.“动中通”整体形状2.2有限元模型设定材料属性，导入模型，“动中通”结构相对复杂，对整个结构的刚强度影响不大的元件加以简化，保留该元件的等效质量或刚度影响，同时，为了减少分析规模，将模型中的倒角圆角及对分析结果影响较小的几何特性去除。基于Solidworks构造的三维简化模型，以x_t格式Importexternalgeometry接口导入ANSYSWorkbench的Geometry模块，在Geometry中修改模型逻辑错误，生成必要的多体部件。然后对每个零件实体进行材料属性的定义，模型大量选用实体单元soli

5、d187，接触分别选用Bonded（绑定），限制了各零件间在接触面的相对滑动。圆柱副模拟转动轴运动，保持了定位销绕中性轴线的转动，并约束其余自由度。固定螺钉与平台的固定，约束了螺钉的所有自由度。有限元网格划分时，由于“动中通”结构复杂，还有天线这样的特殊结构，因此采用MultiZone方式划分网格，网格尺寸为18mm。共计335746个节点，185951个单元，有限元网格如图3。图3.有限元网格...3随机振动分析3.1模态分析在ANSYSWorkbench中添加Modal（模态分析）模块，在随机振动分析前，需求出发射机结构的固有频率和模态振型，这是对

6、结构进行解耦的必要条件。模态分析的动力学方程为：Mx+Cx+Kx=F(t)式中:M、C、K分别为系统的质量矩阵阻尼矩阵和刚度矩阵;x、x、x分别为系统的加速度速度和位移向量;F(t)为激励向量。对于模态分析，求解系统的固有频率和模态振型，F(t)=0、C一般忽略。因此，无阻尼自由振动系统的动力学方程为：Mx+Kx=0式中，x=Usin(ωt),U为振幅。将x=Usin(ωt)带入得K-ωi2Mφi=0式中，ωi为系统的第i阶圆频率；fi=ωi/2π为第i阶自然频率；特征向量φi表示第i阶振形。在结构模态分析时，一般应选择较为均匀的网格分布，这是因为结构

7、的固有频率和振型与结构总体的质量分布和刚度分布有关；另一方面均匀的网格分布可使结构刚度矩阵与质量矩阵中各元素值的大小相差不大，有利于减小数值分析的误差。“动中通”凸形版和天线的材料为ABS,其抗拉强度σb=138MPa，屈服强度σ0.2=125MPa，弹性模量E=3.1×1010Pa，泊松比μ=0.35，密度ρ=1400kg/m3;底座与外罩为玻璃钢材质，其拉伸强度σb=300MPa，弹性模量E=2.4×1010Pa,泊松比μ=0.33，密度ρ=1700kg/m3。使用软件进行模态分析求解，结构的前6阶固有频率见表1。模态固有频率/Hz振型描述118.

8、259天线沿y轴上下摆动（图4）226.255右支架沿y轴上下摆动329.245以方位轴为中心