振動譜線

振動譜線是描述物質振動規律的一種曲線，多用於天文學物理學範疇。

基本介紹

• 中文名：振動譜線
• 外文名：Vibration line
• 學科：電機工程

內容簡介

“振動譜線”是天文學名詞。來自中國天文學名詞審定委員會審定發布的天文學專有名詞中文譯名，詞條譯名和中英文解釋數據著作權由天文學名詞委所有。

中文譯名	振動譜線
英文原名/注釋	vibrational line

直升機振動譜線在仿真分析中的轉化方法研究

直升機平台的正弦加隨機振動譜線無法直接做為邊界條件施加在有限元模型上，必須轉化為仿真軟體可用的譜線。文中詳細介紹了傳統的正弦加隨機譜線轉化為窄帶加寬頻譜線的方法及其轉化公式，並提出了2種新的譜線轉化方法，即分離為純正弦譜線和純隨機譜線的方法，以及基於振動試驗的一種新的轉化為窄帶加寬頻譜線方法，最後以某PCB板組件為例在NX Nastran中進行了對比仿真分析。結果表明，3種轉化方法中基於試驗的轉化方法最為嚴酷，分離為純正弦與純隨機方法次之，傳統的轉化方法回響最小。

近年來，隨著直升機技術的迅速發展，越來越多的電子設備被加裝到直升機平台，這些設備在直升機平台上工作時的振動問題也越來越受關注，另一方面，由於電子設備研發周期越來越短，需要結構設計師在研發階段進行詳細的強度論證計算，儘可能一次性通過振動試驗，這對設計師提出了很高的要求。隨著電子設備結構越來越複雜，傳統的手工計算和依據經驗校核的精度已遠遠達不到要求，需要藉助於有限元分析軟體進行結構校核設計。因此，研究直升機載設備振動條件在有限元仿真軟體中的處理方法就顯得尤為重要。

針對直升機振動譜線的特點，本文介紹了傳統的將正弦加隨機譜轉化為純隨機譜的方法，並提出了2種新的將正弦加隨機譜轉化為仿真軟體可直接套用譜線的方法。最後以某直升機譜線為例，運用NX Nastran軟體對某PCB板組件進行回響仿真分析，得到了3種處理方法的位移和應力回響結果，並作了對比分析。

直升機平台振動環境特點

直升機平台振動特性是在低水平寬頻隨機振動背景上疊加很強的主導正弦。主導正弦是由旋轉器件(主要是旋翼、尾槳和發動機傳動軸等)產生的，這些振源的振動頻率相對較低，一般為KW(W為旋翼或尾槳的工作轉速頻率，K為槳葉的片數)及其各階倍頻(一般只取前4階，忽略高階分量)。寬頻隨機背景是由於氣動流場噪音等因素引起的。直升機的振動環境大致可以劃分為3個影響區：機身前半部主要為主旋翼振動影響區：主減、傳動及發動機平台附近主要為動力傳動系統影響區；尾梁及垂尾附近主要為尾槳影響區。由於3個區域的振動譜線相似，後面以主旋翼振動影響區為例進行分析。

SOR型振動譜線在有限元軟體中的處理

當前的主流商用有限元分析軟體(如ANSYS,NASTRAN等)動力學分析包含模態分析、諧回響分析、譜分析、隨機振動分析和瞬態動力學分析等模組。對於直升機平台SOR型振動譜線，正弦定頻振動屬於諧回響範疇，寬頻隨機屬於隨機振動範疇，但目前尚沒有能夠處理這種混合振動模式的模組，譜線無法同時施加在有限元模型上。對此，需要採用近似簡化的方法，將SOR譜線轉化成有限元模型可接受的邊界條件。

基於試驗的SOR譜轉化為ROR譜方法

設備最終需要通過振動試驗來鑑定是否滿足安裝平台的抗振要求。振動試驗台對SOR譜線的實現，目前國內外通用的試驗控制算法如下：先從通過加速度感測器獲得的正弦加隨機振動試驗信號中分離出正弦信號的幅頻及隨機信號;再分別根據正弦振動試驗及隨機振動試驗控制算法進行均衡控制;均衡後獲得的激勵信號根據線性疊加原理重疊輸出，通過功率放大器驅動振動台工作，如此往復，進行閉環控制。

正弦定頻信號理論上具有零頻寬，在振動控制器中正弦實際寬度總是與數據分析的頻率分辨頻寬相同，而幅值隨著分析頻寬的變窄而增大。設定振動控制器的分析頻寬後，在PSD譜圖上，正弦信號表現為寬度等於分析頻寬的窄帶信號。