半正弦振动冲击分析中的载荷定义
据美国空军航空电子整体研究项目(US Air Force Integrity Program)发现,电子产品失效主要是由温度、振动、潮湿和粉尘引起。车载电子产品在发生交通事故或车辆以较快速度通过减速带时,会遭受外界瞬间的冲击力,可能造成结构破损断裂、脱焊、接触不良、工作特性变劣等失效。
为了确认产品的结构强度和牢靠性,一般在研发设计阶段会进行振动冲击实验。让试样承受规定脉冲的外界机械冲击力,然后对样品的外观、机械功能和电性能进行检测,以判断试样抵抗振动冲击的能力。
在笔者看来,更为有效的办法,是借助有限元分析技术,在设计早期对主要结构、关键器件进行冲击振动模拟,提前识别潜在风险点,及早优化产品设计。
冲击振动试验所用到的波形有正弦波、后峰锯齿波、梯形波三种,其中半正弦波最为常见。
半正弦波振动冲击试验的主要参数包括峰值加速度和脉冲宽度,不同产品可以选择不同的试验条件。
然而,在 ANSYS Workbench 中进行冲击振动分析时,不能直接定义加速度曲线,但可以定义速度和位移曲线。那么,我们可以想办法,将加速度曲线转换成速度或位移曲线。
首先,可以根据冲击试验参数(峰值加速度、脉冲宽度),求出冲击加速度的正弦变化函数。
对于这种加速度随时间变化的变加速运动,通过对加速度变化函数积分,可以得到速度变化函数。
变化的速度,可以以表格的形式在 ANSYS Workbench 中定义成速度边界条件。
表格中输入数据后,Graph 窗口会显示定义的曲线。
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