CAE工程师

振动是大多数工程结构的作业环境，设计不当，会引起结构共振、动强度失效以及发生疲劳破坏等一系列问题。本课程基于ANSYS WORKBENCH平台，全面系统地讲解工程结构动力学计算的原理、不同动力学计算模块的适用条件及设置方法和技巧、振动结构疲劳寿命预测、焊缝疲劳寿命预测等分析方法和常见工程热点和难点问题的处理措施，基于理论联系实际的培训思想，通过实例强化软件的使用帮助设计人员解决具体的振动力学和结构疲劳寿命预测问题。

培训目标：

（一）、理解振动力学和疲劳寿命计算的原理；

（二）、掌握结构动力学分析的技巧和适用条件；

（三）、掌握结构动力学参数测量实验方法和数字信号处理技巧；

（四）、掌握振动结构疲劳寿命预测分析方法；

（五）、培养独立结构的动力学分析能力。

课程内容：

振动阻尼及试验测定

理解阻尼的含

义及掌握阻尼测量方法

（1）阻尼的定义

（2）阻尼的类型

（3）单自由度系统的粘性阻尼

（4）阻尼矩阵

（5）数值阻尼

（6）结构阻尼测试方法（质量阻尼、刚度阻尼、模态阻尼）

（7）频域内半功率法阻尼参数识别

（8）时域内信号滤波转换法阻尼参数识别

（9）案例分析：质量-弹簧振动系统的振动分析

（10）案例分析：基于两种方法的阻尼参数识别

结构模态分析

掌握模态计算理论与设置方法

（1）模态分析简介

（2）模态分析理论和假设条件

（3）固有频率和模态振型

（4）参与系数，有效质量

（5）模态的提取方法

（6）接触非线性的线性化处理

（7）模态计算设置

（8）预应力模态分析

（9）案例分析：机翼模态及预应力模态计算

（10）案例分析：考虑非线性邮箱的模态摄动分析

结构响应谱分析

掌握响应谱理论与设置方法

（1） 响应谱分析简介

（2） 生成响应谱的方法

（3） 响应谱分析的类型

（4） 单点响应谱分析

（5） 多点响应谱分析

（6） 响应谱计算的设置

（7）案例分析：结构振动响应谱分析

结构随机振动分析

掌握随机振动理论与设置方法

（1） 随机振动分析简介

（2） 功率谱密度（PSD）

（3） 随机振动理论简介

（4） PSD 分析设置

（5）案例分析：电子设备的随机振动分析

结构线性/非线性动力时程分析技术

掌握结构非线性动力时程分析理论与计算方法

（1） 结构非线性动力时程分析简介

（2） 结构非线性动力时程分析理论

（3） 积分时间步长选取准则

（4） 完全法的基本设置

（5） 完全法的初始条件

（6） 完全法的支持的载荷和支撑条件

（7） 模态叠加法的瞬态动力学

（8）案例分析：工程机械吊装动力时程响应计算分析（模态叠加法和完全法）

试验数字信号处理技术

掌握试验数字信号处理技巧

（1） 试验数字信号处理简介

（2） FFT傅里叶变换

（3） 幅值谱

（4） 功率谱

（5） 低通/带通/高通滤波

（6） 冲击响应谱

（7）疲劳损伤谱

（8）案例分析：多手段实现数字信号转换的综合处理技巧（FFT、滤波、PSD，传递函数，冲击响应谱、疲劳损伤谱）

结构振动环境实验数值模拟

掌握结构振动环境实验数值仿真技术

（1）正弦扫频分析简介

（2）正弦扫频（谐响应）分析理论

（3）完全法的正弦扫频（谐响应）分析

（4）模态叠加法的正弦扫频（谐响应）计算

（5）基于加速度法的振动台激励结构振动数值试验技术

（6）基于大质量法的振动台激励结构振动数值试验技术

（7）基于joint法的振动台数激励结构振动数值试验技术

（8）时域信号转化响应谱的有限元实现

（9）案例分析：实体框架结构振动的正弦扫频分析

（10）案例分析：基于三种方法的振动台激励框架结构实验模拟

（11）案例分析：时间历程振动信号转化响应谱的有限元实现

疲劳分析概述

了解疲劳分析的基本知识

（1）ANSYS nCode 产品简介

（2）疲劳破坏的基本特征

（3）疲劳的基本概念

（4）应力寿命和应变寿命

（5）疲劳数值计算

（6）要素

（7）案例分析：轴类零件的等幅交变应力疲劳计算

Ncode材料数据的处理原理

掌握Ncode材料数据的应用技巧

（1）Ncode的材料库安装

（2）比例因子和偏移

（3）表面参数设置

（4）估计材料疲劳曲线的方法

（5）案例分析：基于估计材料疲劳曲线的结构疲劳分析应力疲劳计算

掌握工程应力疲劳计算方法及技巧

（1）引言

（2）应力疲劳计算基本流程

（3）应力疲劳计算方法

（4）疲劳分析的基本步骤

（5）疲劳损伤计算方法

（6）应力组合方法

（7）平均应力修正方法

（8）多轴评估方法

（9）存活率

（10）小循环修正

（11）事件处理

（12）应力梯度修正

（13）应力求解的其他设置

（14）案例分析：复合载荷作用下的疲劳计算

（15）案例分析：连杆机构的动力学疲劳计算

应变疲劳计算

掌握工程应变疲劳计算方法及技巧

（1）引言

（2）应变疲劳计算基本流程

（3）E-N曲线

（4）应变疲劳计算过程

（5）应变疲劳求解方法

（6）应变组合方法

（7）平均应力修正方法

（8）多轴评估

（9）弹塑性修正

（10）案例分析：压力容器的应变疲劳计算

（11）案例分析：自行车架的应变疲劳计算

随机振动疲劳

掌握工程随机振动疲劳计算方法及技巧

（1）随机振动疲劳背景

（2）时域疲劳计算原理简介

（3）频域中疲劳分析

（4）频域中疲劳计算方法

（5）连接关系列表

（6）PSD谱

（7）案例分析：电路板的随机振动疲劳计算

（8）案例分析：三向激振的振动台的振动疲劳

基于目标寿命的产品疲劳设计损伤谱

掌握产品疲劳设计损伤谱计算原理和方法

（1）冲击响应谱

（2）极限响应谱

（3）试验合成

（4）加速疲劳分析的关键设置

（5）案例分析：基于产品采集信号创建疲劳设计谱

焊缝疲劳分析

掌握焊缝疲劳分析的计算流程和目标

（1）焊缝疲劳简介

（2）焊缝疲劳分析流程

（3）焊缝疲劳分析的关键设置

（4）有限元结果的设置

（5）分析引擎设置

（6）案例分析：基于WORKBENCH全流程的焊缝应力疲劳分析