基於 Altair SimSolid 的工業電子設備隨機振動模擬

資料模型

       工業電子設備尺寸為217mm×149mm×97mm，總重1.5kg，材料以鋁合金為主，如圖1所示：

圖1 工業電子設備

SimSolid 分析

       首先導入幾何模型，如圖2所示，從模型裝配資訊可獲知該組合件有125個零件。

圖2 導入幾何模型

       導入幾何模型後，對總成資料進行自動綁定接觸，間隙和穿透分別設置為0.2mm和0.1，設置如圖3所示：

 

圖3 間隙和穿透設置

       建立接觸後，系統會提示存在未連接的組件，並自動篩選出孤立結構。使用者可手動刪除這些孤立部分（例如孤立焊腳，對分析結果影響不大），見圖4：

 

圖4 清理孤立結構

       按照所需材料賦予結構三種材料，這裡做隨機振動分析，本次分析實際僅需使用線性彈性材料參數。

圖5 材料參數

       選擇分析類型為模態分析，設置選提取前24階模態分析。

 

圖6 模態分析設置

       設置邊界條件，選取底部4孔固定支撐。

 

圖7 邊界條件設置

       點擊求解，不到5分鐘即完成模態分析，得到24階模態分析結果如圖8。

 

圖8 模態分析結果

       添加動力學分析-隨機振動分析，關聯模態分析結果，頻率範圍選擇20-800Hz，阻尼比0.03，其他默認設置。

 

圖9 隨機振動設置

       設置功率譜密度曲線（線性坐標系）如下：

 

圖10 功率譜密度曲線

       施加 Y 方向加速度載荷，選取上述曲線，單位選擇重力加速度。

圖11 施加基底加速度載荷

       點擊求解，大約10s完成計算，查看米塞斯應力均方根值，通過極值顯示可以定位到需關注的高應力區，可據此進一步評估結構的應力可靠性和疲勞性能。同樣的方法，可以得到其他方向隨機振動模擬結果。

 

圖12 隨機振動分析結果

總結

       針對大型複雜的整機設備，即使零件數量龐大，SimSolid 依然在5分鐘完成模態模擬和在20s內完成模態疊加法的隨機振動模擬，顯示其高效性。根據隨機振動得到的高應力區和定量最大應力值，設計人員可結合材料的疲勞特性曲線，評估該區域的疲勞失效風險。如評估出該區域不滿足性能要求，可對結構進行針對性的優化，實現設計快速反覆運算。

資料提供 : Altair