Ansys workbench正弦驻频转随机窄带PSD谱的方式

问题：

    在Ansys Workbench进行随机振动分析时，有时为了评估结构共振条件下是否可以满足要求。需要将环境PSD谱，叠加共振频率的驻频进行振动仿真。当使用Ncode进行计算时可以实现同时输入环境PSD谱和正弦驻频。但是在Ansys Workbench进行随机振动分析时，确不能同时输入PSD谱和正弦驻频。此时需要将正弦驻频转为窄带随机PSD谱，再将环境PSD与窄带PSD的叠加谱输入到Ansys Workbench进行随机振动分析。

实现方法：

    将正弦驻频转为窄带随机，可以依据1、能量等效原则。通过正弦信号的均方值等于窄带随机信号的均方值来换算。2、也可以通过两种激励状态下结构的最大加速度响应幅值相等来换算。本文参考周炬老师《Ansys workbench有限元分析实例详解-动力学》中给出的公式进行转换。具体讲解请参考教程。这里仅是将教材的转换方法结合工作需求转化为可以方便使用的excel工具。

应用介绍：

    Excel工具表如下。

以下是进行PSD换算所需的输入信息：

• 首先环境PSD谱线信息。

• 然后根据结构的模态仿真结果，确定结构固有频率为驻频点。

• 正弦激励幅值：通常依据频率值所在范围有相对应的激励幅值要求。

• 窄带带宽：通常由指定宽度、共振频率的百分比等。

完成以上输入信息后，点击左上角“组合”按钮即可得到，正弦驻频转窄带随机PSD+环境PSD的叠加结果。

将叠加后的PSD谱直接复制到Ansys Workbench中，再进行输入Improved fit后即可进行正常随机振动仿真。

示例：

1.模态叠加法随机振动分析，计算结构模态。

2.根据产品工作环境输入环境PSD谱，

3.根据模态仿真结果输入，正弦驻频频率（通常由振型或者单位激励的谐响应仿真的响应峰值确定）

幅值、带宽：根据试验要求结合频率点确定。

（第一行116.36Hz，为验证excel的计算结果是否与教材案例一致）

4.点击“组合”按钮即可完成PSD叠加。将叠加后PSD谱复制到Ansys Workbench中进行随机振动仿真。

5.在随机振动仿真中添加PSD输入，通过表格的形式输入Excel复制的叠加PSD谱。此时图示显示中仍会有黄色警示显示。通过点击 Improved fit 可以自动改善输入谱线。

6.自动修正后的PSD谱线如下所示。至此即完成了PSD谱线的输入，后续再继续进行随机振动仿真和结果提取。