关于Random Vibration和Response Spectrum的讨论

pxiaoke

1 Random Vibration分析的是：受时间历程不确定载荷（但可以通过频域统计量PSD描述）激励下，结构的可能的振动情况。
2 Response Spectrum分析的是（与Random Vibration相似）：受给定的谱（位移、速度或加速度谱）激励，结构确切的振动情况。

我现在有以下疑问：
1 我们知道功率谱（PSD）和谱（位移、速度或加速度谱）之间存在换算关系（平方），那么这两种分析是不是也存在着某种换算关系？
2 Response Spectrum的逆变换可以被认为是载荷时间历程吗？也就是说Response Spectrum分析的是确定的载荷时间历程激励？
3 工程上该如何选择这两种分析类型？比如要仿真发动机振动激励下结构的振动，测得发动机安装位置的振动信号（加速度谱和加速度功率谱），应该选用那种分析来仿真？
4 这两种分析的激励加载的时候都有一个共同的要求：
Only fixed DOFs of the supports are valid for excitations.
及只能加载基础激励（PSD Base excitation和RS Base excitation)，即Only fixed DOFs of the supports are valid for excitations.这里有一个问题，还以3中背景为例，结构接地的位置固定（fixed）在地面上的，但是发动机安装处并没有固定（fixed）在地面上，这样就没办法在发动机安装位置施加激励（无论是PSD Base excitation还是RS Base excitation），如果仿真这个问题，该怎么办呢？

抛砖引玉，希望大家谈谈自己的见解

13812530752

我也是初学者，以下是我的观点：
1.Random Vibration用来分析随机振动，时域无限；Response Spectrum看你的解说是个有限时间的激励。 Random Vibration可以根据功率在频率上分布的概率做个统计，但据说已经丢失了相位信息。举个例子：谱（位移、速度或加速度谱）就好像有N个人。每个人都有不同数量的不同种类的水果，功率谱（PSD）就相当于把所有人的水果都集中起来了。这么看，谱（位移、速度或加速度谱）转化为功率谱（PSD）没什么问题，但反过来还能成立吗？你丢失了相位信息，就像已经不知道哪些水果分别属于谁。这是我的理解，不知道对不对。
2.从你的开头解释就知道Response Spectrum是建立在时域上的各种激励幅值谱。
3.我认为应该选择Response Spectrum吧，按你说的这个才能相对真实的反映真实情况，Random Vibration是频域的东西，它的效果已经将结果平均掉了，不能反应真实的工况。
4.好像应该结构接地位置和发动机安装处分别都施加固定，然后在加载谱的时候选择发动机安装处的那个Fixed。

pxiaoke

13812530752 发表于 2013-4-12 21:36
我也是初学者，以下是我的观点：
1.Random Vibration用来分析随机振动，时域无限；Response Spectrum看你的 ...

谢谢你的参与！
1 你说的有道理，按照你说的，谱（位移、速度或加速度谱）可以转化为功率谱（PSD），但不能反过来（相位丢失），也就是说它们之间只存在单向转换关系。
2 Response Spectrum的激励谱（位移、速度或加速度谱）也是频域的，定义方式和Random Vibration是一样的。只是单位不一样（一个是谱，一个是功率谱密度）。
3 我也偏向于Response Spectrum，但是这的确也是一个随机振动问题，因为每一次测得的加速度谱都不可能完全相同（时间历程不确定载荷），只能说他们的频谱基本相同。
4 因为这两个分析都需要先做一次模态分析，把发动机安装位置固定（fixed）和不固定，算出来的模态参数是不一样的，如果用“发动机安装位置固定（fixed）”的边界条件来计算实际“发动机安装位置不固定（free）”的响应，计算结果可靠吗？

13812530752

pxiaoke 发表于 2013-4-13 11:02
谢谢你的参与！
1 你说的有道理，按照你说的，谱（位移、速度或加速度谱）可以转化为功率谱（PSD），但不 ...

模态分析应该考虑实际情况是什么样的，如果本来就固定，那就用固定啊。当然，这些固定用处不同，有的仅仅只是起到固定作用，有的却是传递激励的关键。
1.实际情况是固定住不动且该处没有激励源时，肯定要固定啊，不然跟实际安装情况不符。如果该处相对于你研究的物体很大很沉几乎不会受你研究物体影响时，可以认为是固定的，否则，我认为还要把连着的物件补全，因为他们之间有着关联，共振频率有着联系。
2.如果该处是激励源的连接处，那也得固定啊，不然没法传递激励，但是注意此处的固定应该仅仅起到传递激励的作用，你可以认为该处是跟你研究的物体完全一体的没有质量的激励源（并非相对整个系统固定不动），所谓固定只是相对于与你研究物体的连接之处而已。

不知道对不对

pxiaoke

13812530752 发表于 2013-4-13 14:12
模态分析应该考虑实际情况是什么样的，如果本来就固定，那就用固定啊。当然，这些固定用处不同，有的仅仅 ...

你的第一条，我很赞同。第二条，还是不理解：
“但是注意此处的固定应该仅仅起到传递激励的作用”程序本来就是按照这样计算的，还是咱们认为程序应该这么计算呢？在模态分析中，如何设置固定约束（自由度fixed或为零）的部位才可以满足“此处的固定应该仅仅起到传递激励的作用”，即“在模态计算的时候不起作用，在加载激励的时候起作用？”

13812530752

pxiaoke 发表于 2013-4-13 15:00
你的第一条，我很赞同。第二条，还是不理解：
“但是注意此处的固定应该仅仅起到传递激励的作用”程序本 ...

书上有个简单例子是模拟箱子振动的，其仅仅是模态分析时候固定住底下4只脚，然后随机振动加载在固定住的4只脚上了，也就是选择了Fixed的部位，所以我的理解是这里的Fixed是箱子的4只脚相对地面固定，但是地面在振动，所以箱子相对于整个系统而言是完全跟着地面振动而不是固定不动的。
基于上面的理解，我认为Fixed在随机振动分析这里分两种情况，即绝对固定和相对固定，绝对固定就是相对整个系统来说完全固定不动，就是实际情况中真正的固定端。相对固定就是相对于激励源固定（和激励源绑定），相对整个系统它可以运动，就是实际情况中受激励的地方。
然后回答你的疑问，在随机振动分析中我们可以将激励分别加载在不同的固定端（Fixed处），它有下拉菜单选择，可以选择某个Fixed部位，或者是系统中所有Fixed部位，但前提是你在之前的模态分析中，你分别把几个Fixed部位分开设置的，而不是一次选择所有需固定部位一次性Fixed。

不知道我说清楚没有。

pxiaoke

13812530752 发表于 2013-4-13 23:42
书上有个简单例子是模拟箱子振动的，其仅仅是模态分析时候固定住底下4只脚，然后随机振动加载在固定住的4 ...

书上的例子我是知道的。就是很纳闷，为什么激励输入的位置必须是固定（fixed）的自由度部位？为什么做谐响应分析的激励输入位置就可以是自由（free）的自由度部位？原理上或者数学原型上该如何解释？这个问题按照你说的这么做结果对吗？