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車燈熱仿真及振動仿真。模擬燈泡發(fā)熱，計算車燈溫度分布。車燈振動頻率響應(yīng)分析，了解共振頻率，根據(jù)應(yīng)力判斷振動是否導(dǎo)致失效。介紹模態(tài)有效質(zhì)量分數(shù)對結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)的影響。 車燈散熱仿真車燈模型如圖，采用Simcenter軟件劃分網(wǎng)格。
車燈表面與環(huán)境空氣自然對流，需要考慮周圍的空氣流體域。Simcenter Thermal-Flow 設(shè)置重力方向和大小，勾選“Buoyancy”（浮力）開關(guān)，就可以計算自然對流。
環(huán)境溫度20℃，燈泡設(shè)置發(fā)熱功率，進行穩(wěn)態(tài)熱流分析，得到產(chǎn)品的溫度分布。從氣體速度矢量圖，可以看出空氣受熱上升，符合重力和浮力的設(shè)定。
車燈模態(tài)分析模態(tài)分析采用NX Nastran求解器，計算車燈的固有頻率。本例的前四階固有頻率分別為：135.2Hz、179.3Hz、198.2Hz、217.9Hz。
頻率響應(yīng)分析前面的模態(tài)分析，可以初步了解結(jié)構(gòu)的共振頻率。如果想知道產(chǎn)品在受到外界某個確定的振動頻率和加速度條件下的應(yīng)力情況，就需要進一步采用頻率響應(yīng)分析。 根據(jù)相關(guān)標準，設(shè)置Z方向振動激勵加速度隨頻率變化的曲線如下。
檢查仿真結(jié)果，發(fā)現(xiàn)燈腳安裝點處的應(yīng)力最大，輸出其應(yīng)力頻率響應(yīng)曲線。曲線上有三個峰值，分別對應(yīng)第一階、第二階和第四階固有頻率。
其中第二階固有頻率（179Hz）共振時，應(yīng)力最大，應(yīng)力分布圖如下。
模態(tài)有效質(zhì)量分數(shù)觀察前面的應(yīng)力頻率響應(yīng)曲線，三個峰值分別對應(yīng)第一階、第二階和第四階固有頻率。為什么在第三階沒有峰值？為什么沒有第五階、第六階…… 回答這個問題，需要用到“模態(tài)有效質(zhì)量分數(shù)”的概念。 各階模態(tài)的有效質(zhì)量分數(shù)，如下表所示。
將模態(tài)編號按照Z方向質(zhì)量分數(shù)從大到小排列，前三名分別是：第二階（44.7%）、第一階（26.2%）和第四階（19.4%）。其中，第二階模態(tài)的有效質(zhì)量分數(shù)最大。這也解釋了為什么Z方向振動時，第二階固有頻率（179Hz）對應(yīng)的應(yīng)力最大。 |
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