HyperWorks仿真：随机振动实例精讲(二）

本例将介绍电池包的台架随机振动分析

本例来源于Altair出版的《OptiStruct结构分析与工程应用》中的随机响应分析一节。

电池包模型如图所示，其中网格和材料属性都已创建好，只需要进行随机振动分析设置即可。

首先，导入模型后(模型可在Altair官方网盘下载)，将文件另存为battery_pack.hm文件。

Step 01 创建模态分析载荷集EIGRA

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击load collector，重命名为EIGRA

>card image改为EIGRA，在V2字段输入400，表示提取电池包400Hz以下的振动模态。

Step 02 设置分析频率集FREQi

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击load collector，重命名为FREQi

>card image选择FREQi

>启用FREQ3选项，F1设定为5，F2设定为200，TYPE=LINEAR，NEF=5, CLUSTER=10。启用FREQ1选项，F1设定为5.0，DF设定为5.0，NDF=40

>保存模型

Step 03 创建台架试验刚性单元RBE2

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击Component，重命名为SPC_comp

>单击1D面板下的rigids，更改dependent类型为multiple nodes，更改independent类型为calculate node

>单击dependent的nodes按钮，选择by sets，然后选中SET_fix，单击select；确认dof1~dof6均已选中，确认elem type 为RBE2；单击Creat按钮，将生成下图所示RBE2单元。

>保存模型

Step 04 创建台架试验边界条件SPC

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击load collector，重命名为SPC

>单击analysis面板下的constraints，进入constraints面板

>单击nodes，然后选中step03创建的中心节点，单击select; 确认dof1~dof6均已选中且数值为0.0，确认load type 为SPC，单击Creat按钮。

Step 05 创建台架试验边界条件SPCD

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击load collector，重命名为“ACCE_Z ”

>点击analysis面板下的constraints按钮，确认load types为SPCD，确认仅dof3被选中，数值为1，nodes选择step03中创建的中心节点，点击creat。

>重复以上步骤，依次创建“ACCE_Y ”，“ACCE_X ”，加载节点处的自由度分别勾选dof2和dof1，数值为1。

>保存模型

Step 06 创建台架试验频响载荷RLOAD（单位载荷）

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击load collector，重命名为RLOAD_Az 。

>Card image选择RLOAD1；在EXCITEDID选项中选择ACCE_Z载荷；在TC选择中选择TABLE1曲线；TYPE选择ACCE。

>同样，创建另外两个load collector，分别命名为“RLOAD_Ay “、“RLOAD_Ax ”的RLOAD1载荷。EXCITEDID选项分别对应ACCE_Y及ACCE_X；TC项选择TABLE1曲线；TYPE选择ACCE。

Step 07 创建台架试验频响载荷工况(单位激励)

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击load step，重命名为MFRF_Az

>analysis type 设置为Freq.resp(modal)，边界条件SPC选择前面创建的spc，载荷Dload选择RLOAD_Az，Method（Struct）选择EIGRA，分析频率选择FREQi

>同样的，创建另外两个load step，命名为“MFRF_Ay ”及”MFRF_Ax ”，只更改DLOAD为RLOAD_Ay及RLOAD_Ax。

Step 08 定义随机振动功率谱TABRND

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击Curve，重命名为TABRND_Az

>重复上述步骤，更改名称为TABRND_Ay 和TABRND_Ax

>Card image选择TABRND1，XAXIS和YAXIS都设置为LOG，FLAT设置为1

>近似取g=10m/s2，将GB 38031-2020 中电池包随机振动自功率谱的数值乘以 $10^8$10^8 ，输入TABRND1的表格中。

注：M1类汽车是指包括驾驶员座位在内，座位数不超过9座的载客车辆；N1类汽车是指最大设计总质量不超过3500kg的载货汽车。

Step 09 定义随机激励功率谱RANDPS矩阵

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击load collector，创建3个Card Image为RANDPS，分别名为“RANDPS_Az ”、”RANDPS_Ay ”、“RANDPS_Ax ”的卡片

>RANDPS_Az的J和K选项选为Z向频响工况，TID为TABRND_Az

>RANDPS_Ay的J和K选项选为Y向频响工况，TID为TABRND_Ay

>RANDPS_Ax的J和K选项选为X向频响工况，TID为TABRND_Ax

Step 10 创建台架试验随机响应分析工况

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击load step，重命名为RAND_Az，analysis type 设置为random，random选择randps_Az

>同样，创建另外两个load step, 命名为“RAND_Ay”及“RAND_Ax”，并更改RANDOM为RANDPS_Ay及RANDPS_Ax

Step 11 创建结构阻尼

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击param。启用G，G)V1为0.06，即设置结构阻尼系数为0.06。勾选CHECKEL复选框，选择NO

Step 12 创建输出output

>在模型浏览器中右击并选择Creat，点击output，勾选ACCELERATION，OPTION选择SID，并选择SET_grid。表示输出电池模组CONM2节点的加速度响应。

Step 13 完成设置的Hypermesh模型树如下图所示

Step 14 提交OptiStruct求解

>在analysis面板下点击OptiStruct按钮提交求解。也可以导出新的,fem文件，使用HyperWorks Solver Run Manager对话框提交求解。

结果查看

使用HyperGraph打开.h3d文件，查看subcase4~subcase6随机响应分析的结果。

1) Subcace4（rand_Az）节点N4194367的振动加速度功率谱曲线，纵坐标为对数形式。

2) 所有输出节点在z向激励下的z向功率谱PSD曲线。这些曲线的包络代表了安装在不同位置时电池模组的最大z向加速度响应。图中纵坐标为对数坐标