随机振动分析也称为功率谱分析，谱分析实际上是将模态分析结果与一个已知的谱联系起来，对模型进行位移和应力计算的一种分析技术。主要用于确定结构对随机载荷载荷的动力响应情况，它是属于一种定性分析，它的输入输出数据只表示某一特定值发生的可能性。功率谱密度是结构对随机动力载荷响应的一种概率统计，在没有进行对结构进行随机振动试验的情况下，工程上常常采用白噪声谱代替计算，所以这里假设整个管路系统受到支承(固定端和管卡)的随机白噪声激励。振动激励的方向可以根据实际情况制定。 随机振动分析进行随机振动分析主要流程包括：模态解计算;扩展模态;计算谱解;合并模态[9,10]。ANSYS的随机振动模块可以计算管路系统的(表示正态分布时的标准差，是决定正态分布曲线形状的参数)绝对位移响应和相对位移(相对于基础或支承)响应。图5显示了管系的绝对振动位移的均方差，绝对位移变化幅值的均方差计算结果为=0.092493inch2.35mm，由此可以推算出系统的、位移;相对变形情况(图6)可以作相同的计算，从相对位移图6可以看出，弯管处、波纹管处是相对振幅较大的地方，这些位置也是实际管路系统的破坏位置。 图5 管路系统绝对位移 图6 管路系统相对位移 图7 管路系统轴向应力均方差分布图 图8 管路系统剪应力均方差分布图

图7和图8为管路结构的轴向应力均方差和剪应力均方差响应云图。最大轴向动应力响应的均方差为=8246psi57.8MPa，从图中可以直观地看出轴向动应力较大的位置为弯头波纹管处和管卡处(图7)。剪切动力较大的位置为管卡处和三通处(图8)，有助于进一步分析随机振动的有害后果和确定液压管路结构的薄弱部位。

　　通过ANSYS软件的后处理模块中还可以查看液压管路系统中各个节点(元件)处的振动响应谱，并把它与基础激励谱相比较，就可以知道这些节点位置(元件)在不同频段的振动特性。图9~图12分别给出了管路系统中阀门、法兰、弯头波纹管、三通处的加速度响应谱与基础激励谱(图中的直线)的对比图。比较发现液压元件的振动频率特性：各个元件在20Hz~30Hz的频段内加速度反应均很强烈，这些元件动力学特征对于管路系统的设计提供了有益的参考。

图9 阀门的加速度响应谱 图10 法兰的加速度响应谱 图11 波纹管的加速度响应谱 图12 三通的加速度响应谱 结论本文并以某型复杂压力管路系统为例，介绍了ANSYS软件的管路模块的建模方法，模型中包含了直管、弯管、阀门、法兰、三通、波纹管、管卡等常见管路元件，同时考虑了管道内压、管内流体密度和温度因素的影响。从建模过程可以看出，该模块具有建模简单快速、网格规模小、考虑因素全面等优点，非常值得工程推广。

　　结合随机振动分析模块，对管路系统在外场随机白噪声激励下的动力学响应进行了计算，得到了系统的振动位移响应的均方差;轴向应力和剪应力的标准差的分布;这些结果能够直观地确定管路系统的危险位置：弯头波纹管处、管卡处以及接头处。同时，还分析了各个元件在不同频率下的加速度响应功率谱特性，为压力管路系统的设计提供了参考。

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