大型复杂机构随机振动试验的数值分析

sorry

刘建波 张亚林 李阳春

　　振动现象是自然界的一种普遍现象，所有的振动问题涉及内容可以描述成：输入（激励）® 系统® 输出（响应）这种结构。对于振动量不是时间的确定函数的随机振动，一般只能用统计方法进行研究。随机振动试验是研究随机振动问题的重要手段。

　　随机振动试验流程见图1。作用在试验件上的随机载荷矢量是由振动台提供的，试件上控制点的响应值通过前置放大器传递给控制设备，根据响应值、参考功率谱(控制谱)以及前一次的输入值调整输入下次的激励值，通过功率放大器传递给振动台，实现反馈控制。此过程反复几次，直到满足试验要求为止。在试验中的反馈控制是由控制设备完成的。





　　在数值计算中，是这样来实现反馈控制计算的：对于给定的输入激励谱值，通过数值计算能够得到控制点的响应谱值，将控制点的响应谱值与参考谱进行对比，调整输入激励谱，再进行计算，直到控制点的响应谱值满足要求为止。应当满足3个要求：(1) 对前一次计算的结果进行分析判断控制点的响应是否满足要求；(2) 根据参考功率谱、前次输入功率谱、控制点响应谱计算下次输入功率谱，并拟合成曲线；(3) 在生成的曲线提取足以描述该曲线的数据点作为下一次计算的输入值。如图2所示。

　　对于线性结构，在相应的频率点上参考功率谱P0、前次输入功率谱Qi-1、控制点响应谱Pi、下次输入功率谱Qi有如下的关系Qi/Qi-1= P0/Pi，并令首次输入功率谱为参考功率谱值，即Q0=P0。如果设定控制点响应谱的误差范围b，那么，是否满足要求就有||Pi-P0||£b，对上述的反馈算法和计算流程进行了算例验证，所获得的参考功率谱和反馈计算后控制点的响应谱值曲线表明，本数值算法能够实现反馈控制计算。即通过在数值模拟时嵌入适当的反馈数值算法实现了反馈控制计算，完全可以与试验一样达到闭环反馈控制的要求，并使反馈控制算法在ANSYS的随机振动数值计算时实现自动控制，其工程可用性得到了相应的算例及试验证明。