基于HyperMesh和ANSYS的柜体模态分析

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1、2009年第3期机车电传动№3．20092009年5月l0日ELECTRICDRIVEFORL0COM0TIVESMay10，2009研究开发作者简介：陈泽武(1974一)，摘要：采用前处理软件HyperMesh和大型有限元软件ANSYS建立某柜体有限元模型，根据有’工程师，现从事培训管限元法对其进行了模态分析得到其振型和频率，找到了结构的振动薄弱部位，为结构的改进提供了一定的依据。关键词：柜体；有限元法；模态分析；HyperMesh；ANSYS中图分类号：0242．21；TB115文献标识码：

2、A文章编号：1000—128X(2o09)03—0048—03ModalAnalysisoftheCabinetBasedonHyperMeshandANSYSSoftwareC既NZe-wu(After—saleServiceCenter，ZhuzhouCSRTimesElectricCo．，Ltd．，Zhuzhou，Hunan412001，China)Abstract：Afiniteelementmodelofcabinethasbeenestablishedwithlargegeneral

3、finiteelementsoftwareANSYSandpretreatmentsoftwareHyperMesh，Themodesofvibrationandfrequencieshavebeenobtainedbythemodalanalysisandthevibrationweaknessofthestructurehasalsobeenfoundout，whichgivethebaseforstructureimproving．Keywords：cabinet；finiteelemen

4、tmethod；modalanalysis；HyperMesh；ANSYS何一个无阻尼线弹性结构振动保守系统的自由振动方0引言程可表示为柜体是电气、电子设备的基础结构。在实际应用[M]{5c(t)}+[]{(f))={0}(1)中，振动、冲击、离心力以及结构产生的摩擦力等机械式中：[和[分别表示系统的质量和刚度矩阵，{()力是导致电气、电子设备失效的重要原因，其中危害为偏离原来平衡位置的广义位移矢量。最大的是振动和冲击⋯。根据TB／T3058“铁路应用机对实模态的数值研究转化为求解式(1)的矩阵

5、微车车辆设备冲击和振动试验”要求安装在铁路机车车分方程。由微分方程理论，式(1)的解形式可表示为辆上的设备进行随机振动和冲击试验，因此，提高车{f)l=e{西1．(2)载设备柜体抵御振动、冲击等机械力干扰是保障电气、式中：{}为模态向量；cD为模态固有频率。电子设备可靠性的极其重要的环节。工程中，除采用将式(2)代入式(1)可得减振器进行振动、冲击隔离之外，对设备的结构进行([卜∞[]){≯)e={0}(3)加固设计是一种主要措施，即针对柜体自身的薄弱环根据线性代数方程组理论有非零解的充要条件，

6、节对其修改，提高结构的动刚度和低阶固有频率。则本文利用ANSYS软件建立了某柜体结构的有限元J[卜∞。[】j=0(4)模型，并根据有限元方法对其进行了模态分析。求解方程(3)、(4)即可得到柜体各阶固有频率和相应的模态向量。1模态分析的理论基础2柜体有限元模型的建立以能量法进行振动特性分析的基础是Hamilton能量原理】。在模态分析中，首先将结构离散化，从而任柜体设计采用Pro／E等三维CAD软件进行设计，有限元模型与CAD模型有着本质区别。建立准确可靠的收稿日期：2009—03—11—48一

7、第3期陈泽武：基于HyperMesh和ANSYS的柜体模态分析结构有限元计算模型，是一项极为重要的工作，它关称法和阻尼法。使用何种模态提取方法主要取决于模系到结果的正确与否。然而，实际的工程问题往往是型大小(相对于计算机的计算能力而言)和具体的应非常复杂的，形状、边界条件和载荷变化多端，因此，用场合。BlockLanczos法可以在大多数场合中使用，是需要对CAD模型进行模型简化、网格划分、施加材料一种功能强大的方法，当提取中型到大型模型(50000属性和边界条件等处理。在进行必要的模型简化时，

8、～100000个自由度)的大量振型时，这种方法很有效。应满足保证精度和控制规模等原则。本文利用BlockLanczos法，对底部约束的柜体进由于柜体全部由板梁结构组合而成，且厚度均小行了模态分析，得到了柜体的前8阶频率和相应的振于5mm，考虑柜体结构及边界条件不完全对称，故建型(图2o立了整体模型。柜体结构较大，采用板梁结合的力学模型，较采用实体模型计算结果更为理想，还可大大节省计算机资源口】。HyperMesh可以直接导人多种CAD软件的数据，降低了由于数据格式转换导致数据丢失的情况。Hype