如何在随机振动分析中包括缓冲器
总结
在随机振动分析中，准确模拟系统的动态行为对于预测其在随机激励下的响应至关重要。在这种情况下，分立阻尼器（如减振器）是必不可少的组件，因为它有助于模拟实际系统中的能量耗散机制。通过将离散阻尼器集成到模型中，工程师可以有效地控制谐振峰值，降低振动幅度，并提高系统稳定性。这提高了分析的准确性，并为优化设计提供了见解，同时确保更真实地表示阻尼效果。
在这篇博客文章中，我们演示了如何使用材料阻尼和梁单元在随机振动分析中创建阻尼单元。这种方法为求解器限制提供了一种解决方法，这些限制会阻止在随机振动分析中直接包含单元阻尼。
理论模型：
为了更好地理解这个过程，我们可以考虑一个质量阻尼振荡器，这与我们在任何振动课程中学习的简单模型相同。因为我们知道这个振荡器的解，所以我们可以将所呈现的方法结果与这个分析响应进行比较。
在谐波力激励下，可以创建众所周知的振幅比与频率比图。
https://vlab.amrita.edu/
Amplification 振幅可以计算为：
amplitude 的最大值为：
通过为此示例分配一些数值，可以定义一条基础曲线以供进一步比较。
如何在随机振动分析中包含单元阻尼器
此方法涉及执行两次全谐波分析。由于无法在随机振动分析中包括阻尼器元件，这些全谐波将表征系统的动态行为。参考模型包括阻尼器，阻尼器定义为需要包含在最终随机振动分析中，并具有实际的缓冲器常数。第二个 Harmonic 模型使用相同的几何结构，但阻尼器被实心梁取代。材料属性（包括阻尼）经过调整，以匹配参考模型的动态响应。
在此示例中，参考模型应与理论位移幅度紧密匹配，这确实有效。虽然这似乎没有必要，因为解已经已知，但在求解没有分析数据的复杂模型时，该方法变得至关重要。在这种情况下，参考模型的响应可以作为调整梁模型的基准。
有限元模型 - 参考资料：
我们可以创建一个有限元模型来执行第一次全谐波分析，使用质量块、弹簧和阻尼器来表示系统的理论行为。请密切注意阻尼和刚度的数值。该块被建模为刚性，边界条件只允许垂直位移。调整块的密度以达到先前定义的质量。
仔细观察振幅峰值，可以看出与理论值相比，结果是按预期计算的。
有限元模型 - 梁方法：
在此阶段，线性阻尼器将被在 SpaceClaim 或 Discovery 中创建的圆柱形梁所取代。横截面、长度和材料属性可以任意选择。但此处建议特别小心，以正确捕获动态行为。在这里，模拟真实的应用程序值可能是一个好主意。您还希望有一个低刚度的梁，以避免与参考模型相比总刚度显著增加。
质量块已替换为质量点 （您可以保留块），并创建了一个关节来固定梁的自由端。质量和梁之间的连接是使用远程点进行的。原来的体对地弹簧保持不变，但将其阻尼值归零。激励载荷施加在
质量梁端。请注意弹簧内部的细梁。
定义材料阻尼是在 Engineering Data 中创建特定材料所必需的。它将用于梁体。
在开始调整过程之前，请考虑如何将材料阻尼包含在 Ansys Mechanical 中：
此处的策略是使用梁刚度矩阵，使用常阻尼系数定义单元阻尼。该值将被迭代修改以适应 Reference 动态行为。这项任务也可以使用 k 乘数因子来完成。
下图显示了代表不同阻尼系数的三条连续曲线。星形点是从 Damper Reference 模型中提取的值。清楚较低的系数如何减少阻尼效应，从而导致更高的峰值。对于更高的因子，情况正好相反。遵循简单的迭代方法来找到最佳因子。
和。。。。随机振动分析怎么样？
现在，一切都已设置为执行随机振动分析。可以在实际应用中包括所分析梁的材料属性。请注意，找到的阻尼系数仅适用于所创建梁的几何参数，这就是为什么使用实际应用尺寸会很有用的原因。想象一下，一个假设的应用是允许手臂围绕针孔旋转并连接到弹簧和阻尼器。负载将通过连接到地面的弹簧端传递。
阻尼器使用横梁元件包含在内，并通过两个旋转接头连接到车身臂和地面。
在这里，应用了垂直加速度 PSD（功率谱密度）曲线，并比较了两个模型。带梁的阻尼模型（左）和抑制梁体后没有阻尼的第二个模型（右）。很清楚阻尼模型在相同的光谱载荷下如何具有较小的位移响应。这显示了应用于此应用模型的材料阻尼方法的效果。
在此图中，可以看到模型中包含的阻尼元件衰减的峰值。
结论
将离散阻尼器纳入随机振动分析中，可以更准确地表示随机激励下的能量耗散和系统动力学。通过利用材料阻尼和横梁单元，工程师可以克服求解器的限制，并实现包含阻尼效果的实用解决方法。梁材料属性的迭代调整确保建模的动态响应与理论预测紧密一致，为没有解析解的复杂系统提供了一种可靠的方法。这种方法强调了细致建模和参数优化在提高随机振动场景中有限元分析的预测准确性和实际适用性方面的重要性。