带有指向性的减振装置用于随机振动仿真的等效建模方法
技术领域
本发明属于储能
技术领域
，具体涉及带有指向性的减振装置用于随机振动仿真的等效建模方法。背景技术
随着储能行业的快速发展，储能设备的应用越来越广泛，原储能产品多应用于固定位置，对于储能产品的结构强度设计要求仅需满足静强度要求。现随储能产品的发展，车载储能产品也逐渐盛行，因车载储能产品的重量重、尺寸高，导致该产品在车载应用过程中易发生共振导致支架等结构件损坏，需要引入减振装置吸收共振能量，减轻支架等结构件的强度负载。现有的随机振动仿真方法中暂时没有针对减振器有很好的等效建模方法来较为精确评估加入减振装置后的产品在运输过程中是否满足强度要求，本发明旨在弥补这一空白。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种带有指向性的减振装置用于随机振动仿真的等效建模方法。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种带有指向性的减振装置用于随机振动仿真的等效建模方法，包括以下步骤：
步骤一、建立带减振装置的储能支架的模型，导入网格划分软件进行划分网格；
步骤二、步骤一所得模型中的各部件线性连接建立；
步骤三、常规材料参数设定并赋予步骤一所得模型；
步骤四、对不同类型的减振装置分别进行等效模型建立，获取并设定等效模型的材料参数；
步骤五、边界条件加载；
步骤六、进行模态分析或频响分析或随机振动分析，从仿真结果直观判断储能支架各个区域强度是否满足要求。
进一步的，步骤一中，使用Pro/Engineer操作软件建立带减振装置的储能支架的模型，随后导入Hypermesh软件进行划分网格。
进一步的，步骤二中，步骤一所得模型中的各部件线性连接建立包括：
对螺栓连接建立BEAM梁单元；
焊接建立焊缝连接；
其它固定连接建立绑定接触。
进一步的，步骤四中，所述减振装置包括金属橡胶类减振装置和弹簧阻尼器类减振装置；所述金属橡胶类减振装置的建模方式为通过等效方式建立，等效成均质方块，等效计算弹性模量、泊松比、刚度、密度和阻尼比并赋予建好的等效模型，逐一给不同材料赋予对应材料的阻尼比；所述弹簧阻尼器类减振装置的建模方式为以弹簧单元等效建模，建模时需单独建立坐标系并确保弹簧上下点处于同一的坐标，之后赋予该弹簧单元刚度属性和阻尼属性，完成等效。
进一步的，步骤五中，边界条件加载包括以下步骤：
等效模型建立好，等效模型的外界加载条件如承受两倍重力，此处是加载的是PSD功率谱密度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种带有指向性的减振装置用于随机振动仿真的等效建模方法，包括以下步骤：步骤一、建立带减振装置的储能支架的模型，导入网格划分软件进行划分网格；步骤二、步骤一所得模型中的各部件线性连接建立；步骤三、常规材料参数设定并赋予步骤一所得模型；步骤四、对不同类型的减振装置分别进行等效模型建立，获取并设定等效模型的材料参数；步骤五、边界条件加载；步骤六、进行模态分析或频响分析或随机振动分析，评估减振装置的可靠性。本发明提供的带有指向性的减振装置用于随机振动仿真的等效建模方法，有效利用仿真手段评估减振装置的选型的合理性，简化的减振装置可直接用于车载储能系统的随机振动仿真，可从仿真结果直观判断储能装置结构件各个区域强度是否满足要求。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明实施例1的随机振动的结果云图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
实施例1
如图1-2所示，一种带有指向性的减振装置用于随机振动仿真的等效建模方法，包括以下步骤：
步骤一、建立带减振装置的储能支架的模型，导入网格划分软件进行划分网格；
步骤二、步骤一所得模型中的各部件线性连接建立；
步骤三、常规材料参数设定并赋予步骤一所得模型；常规材料参数包括弹性模量、泊松比、密度及阻尼比，设定的原则就是通过材料的参数测试测得后输入到仿真软件当中；设计步骤三的出发点在于储能支架各部件材料不同，单元类型也不同，因此需要赋予各部件对应的材料属性，以提高模拟精度，材料属性通过下方的公式一至公式四计算得到，随后通过仿真软件设置对应的参数；
步骤四、对不同类型的减振装置分别进行等效模型建立，获取并设定等效模型的材料参数；
步骤五、边界条件加载；
步骤六、进行模态分析或频响分析或随机振动分析，从仿真结果直观判断储能支架各个区域强度是否满足要求。
步骤一中，使用Pro/Engineer操作软件或其他三维设计软件建立带减振装置的储能支架的模型，建好模型后搭建成仿真模型，导入Hypermesh软件或其他网格划分软件进行划分网格，划分好网格后进行连接处理，即进入步骤二。
步骤二中，步骤一所得模型中的各部件线性连接建立包括：
对螺栓连接建立BEAM梁单元；
焊接建立焊缝连接；
其它固定连接建立绑定接触等。
步骤四中，减振装置包括金属橡胶类减振装置和弹簧阻尼器类减振装置；金属橡胶类减振装置的建模方式为通过等效方式建立，等效成均质方块，等效计算弹性模量、泊松比、刚度、密度和阻尼比并赋予建好的等效模型，其它部件分别对应赋予相应材料替代原有仿真方式给予模型整体一个阻尼比方法计算，需要说明的是，现有技术中常用的方式是给整体模型一个整体结构阻尼，而本发明摒弃这种做法，需要逐一给不同材料赋予对应材料的阻尼比，这样才能知道减震装置(包括减震垫)带来的减震效果，而不是笼统的给一个整体值；弹簧阻尼器类减振装置的建模方式为以弹簧单元等效建模，建模时需单独建立坐标系并确保弹簧上下点处于同一的坐标，之后赋予该弹簧单元刚度属性和阻尼属性，完成等效。需要说明的是，此处的弹簧单元类型为CBUSH单元，这种单元类型一般是弹簧部件才使用，此处因为弹簧单元与阻尼器有一些相似的属性(刚度和阻尼)，所以就用弹簧单元来表征阻尼器，这是由于阻尼器是一个有很多组件组成的零件，仿真建立模型如果将阻尼器完整模型建立将很费时费力，也没有必要，所以本发明首次设计这种等效方法，然后把计算出来阻尼器的参数赋予给弹簧单元，弹簧单元本身就是一个简单的单元，在软件中可直接建立，简便、快捷，相当于一个连接器，连接两个部件，弹簧单元代替阻尼器用，哪里有阻尼器就用弹簧单元代替。
对于金属橡胶类减振装置，先通过测试橡胶的弹性凹痕来表征其硬度HA，再利用公式一计算弹性模量E：
将金属橡胶类减振装置中减振器的振动看成简谐激动下单自由度受迫振动，则系统传递率β通过公式二计算得到：
其中，λ为频率比，ζ为阻尼比。
对公式二取导求极值得到公式三：
系统传递率β可通过振动扫频测试，用不同加速度激励的正弦扫频实验测得。此外，金属橡胶类减振装置为单向减振，为提高精度，除振动方向，其余方向的弹性模量给定常规参数2000MPa，因受压变形时无侧变形，泊松比设定为0。
对于弹簧阻尼器类减振装置，通过对该减振装置进行压缩试验，可得到力-位移曲线，弹簧阻尼器类减震装置满足胡克定律，可根据胡克定律计算出刚度K。
共振放大率η按公式四计算得到：
由振动理论可知，当频率比λ＝1时发生共振，此时共振放大率最大，需小于设计值，由此可计算出阻尼比ζ。此外，在模型中设定除振动方向的其余方向的刚度K为rigid固定值，只需设定振动方向的阻尼比ζ。
本发明计算阻尼比后，可赋予等效后的减振装置模型的减振相关参数。
步骤五中，边界条件加载包括以下步骤：
等效模型建立好，等效模型的外界加载条件如承受两倍重力，此处是加载的PSD功率谱密度。
本实施例以随机振动仿真为例进行解释说明，首先需要仿真计算出来模型中每个位置承受多大的应力，然后参照3σ准则来判断，即模型各个位置受到的应力值乘以3倍再与该模型对应那个位置的材料屈服强度比较，若小于屈服强度即满足要求，大于屈服强度则有断裂风险。
图2为随机振动的结果云图，由图2可知：
1)Multiplier＝3.0，即代表3σ应力，显示的结果已经乘以3倍；
2)图2中显示的最大值337.6Mpa，即为此模型随机振动受力最大位置，图2中Ⅰ位置即为最大应力的对应位置，模型中的每个位置应力都是通过有限元理论仿真软件计算出来的，能够准确看到任意一个位置的准确受力值，根据颜色来判断大致所处应力区间，本模型的应力主要介于黄色至蓝4区间内，蓝1、蓝2、蓝3、蓝4表示的颜色逐渐加深，代表的应力值逐渐减少；
3)判断标准：如此模型应力最大位置用的钢材为HC340材料，该材料对应的屈服强度为340Mpa，该模型最大3σ应力337.6Mpa＜340Mpa，即满足强度设计要求，若大于该材料的屈服强度时则有断裂风险，其它区域对比类似，此处不再赘述。
本发明未具体描述的部分采用现有技术即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
