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基于ANSYS线槽随机振动疲劳分析

2015/1/15    来源:ANSYS    作者:张春玉  刘春艳  王科飞  张猛      
关键字:随机振动  线槽疲劳  ANSYS  Miner定律  
本文执行标准CEI IEC 61373-2010对某型车车下线槽进行随机振动频率响应分析。应用Hypermesh软件建立有限元模型,在ANSYS中按照功率谱密度将加速度激励信号施加在激励点,通过分析验证产品结构合理性,缩短产品的开发周期,降低开发成本。

    客车在运行过程中,当它们承受的应力水平较高达到一定工作时间后,经常会突然发生随机疲劳破坏,往往造成灾难性的后果。因此,预测结构的随机疲劳寿命非常有必要。由于车辆的真实行使工况千变万化,实际工况的准确确定几乎是不可能的。目前只能根据统计典型工况来确定,随机振动分析是结构对随机动力载荷响应的概论统计。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,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,随机振动分析采用模态叠加法。

1 有限元模型

    线槽结构的模型,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。本部件有限元模型采用高精度的四边形和少量的三角形单元进行网格离散。19个梁单元,壳单元用Shell181单元,粱单元用beam188单元,有限元模型如图1所示。

 图1 线槽有限元模型

图1 线槽有限元模型

    由于线槽和U型粱、线槽和底架横梁紧固连接,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,即线槽和U型粱用刚性单元连接,线槽和底架横梁用粱单元连接。

2 工况计算

    线槽材料为6063-T5,密度2.7×106Kg/m3,弹性模量69GPa,泊松比0.33。执行IEC 61373-2010标准进行仿真运算,功率谱密度曲线如图2所示。

 图2 功率谱密度曲线

图2 功率谱密度曲线

    当质量<500kg时,f1=5Hz,f2=150Hz;

    当质量>500kg<1250kg时,f1=(1250/质量)×2Hz,f2=(1250/质量)×60Hz;

    当质量>1250kg时,f1=2Hz,f2=60Hz;

3 ANSYS后处理分析结果

    本文进行线槽结构带有约束的模态分析,取其固有频率在160Hz以内的模态。通过计算得出,共有5阶模态的固有频率在0Hz~160Hz范围内。进行模态分析主要是了解模型的动态特性,得到它在PSD载荷谱所覆盖的频带内每一阶的固有频率。为下一步的频率响应分析做准备,图3为模态分析云图,图4为应力分析云图。

 图3 模态分析应变图

图3 模态分析应变图

责任编辑:吴星星
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