CN111814378A - 综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真方法和装置 - Google Patents

综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真方法，该方法包括：对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值；在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取目标零件的至少一个热响应值；对目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取目标零件的至少一个环境效应仿真值。实现对飞行器进行温度循环与三轴六自由度随机振动结合的环境效应仿真。

Description

综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真方法和装置
技术领域
本发明一般涉及航空航天环境模拟领域，具体涉及一种综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真方法和装置。
背景技术
能在临近空间飞行的高速高机动飞行器是一种新型军事装备，在通信保障、情报收集和电子压制等方面具有不可替代的潜力。
当飞行器在临近空间巡航或者由临近空间再次高速进入大气层的过程中，由于空气的粘性滞止效应和激波压缩效应，会在飞行器中产生温度循环与三轴六自由度随机振动综合作用的环境效应。
目前，通常采取温度循环与单维度随机振动结合的环境效应仿真方法，对飞行器在临近空间巡航或者由临近空间再次高速进入大气层时，飞行器中的零件产生的环境效应进行分析，但是，由于这种方法考虑的空间维度较为单一，从而导致对飞行器中零件的环境效应分析结果不准确，不能反映飞行器中真正的环境状况，降低了基于该分析结果对飞行器的飞行任务进行指导的可靠性。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可以综合反映高速高机动飞行器在三轴空间维度下的环境效应的飞行器中零件的环境效应仿真方法、装置、设备和介质。
第一方面，本申请实施例提供一种飞行器中零件的环境效应仿真方法，包括：
对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值，目标零件为飞行器中的任一零件；
在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取目标零件的至少一个热响应值；
对目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取目标零件的至少一个环境效应仿真值。
第二方面，本申请实施例提供一种飞行器中零件的环境效应仿真装置，包括：
第一分析模块，被配置为对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值，目标零件为飞行器中的任一零件；
第二分析模块，被配置为在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取目标零件的至少一个热响应值；
第三分析模块，被配置为对目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取目标零件的至少一个环境效应仿真值。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的实施例提供的飞行器中零件的环境效应仿真方法、装置、设备和介质，可以对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值；在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取目标零件的至少一个热响应值；对目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取飞行器中目标零件的至少一个环境效应仿真值。可以实现对飞行器进行温度循环与三轴六自由度随机振动结合的环境效应仿真，提高对飞行器的环境效应分析结果的准确度，提高基于该分析结果对飞行器的飞行任务进行指导的可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请的实施例提供的一种飞行器中零件的环境效应仿真方法的流程图；
图2为本申请的实施例提供的另一种飞行器中零件的环境效应仿真方法的流程图；
图3为本申请的实施例的一种飞行器中零件的环境效应仿真装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本身器实施例提供一种飞行器中零件的环境效应仿真方法，可以反映高速高机动飞行器在X轴、Y轴、Z轴三轴空间维度下的环境效应，解决单轴空间维度下对高速高机动飞行器的环境效应的分析结果的准确性和可靠性较差的问题，该方法可以通过AnsysWorkbench等仿真软件实现，如图1所示，该方法包括：
步骤101、对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值。
在本申请实施例中，目标零件为所述飞行器中的任一零件，可以利用对飞行器中目标零件的分析结果代表飞行器中的环境效应的分析结果。本申请实施例以飞行器舱壁安装的二次电源为例，对该综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真方法进行说明。
在本步骤中，如图2所示，对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值的过程可以包括：
步骤1011、建立目标零件的有限元模型。
在本步骤中，可以在三维建模软件中建立该目标零件的CAD模型，将该目标零件的CAD模型导入Workbench中，采用自由网格划分方法，对该CAD模型进行有限元划分，并设置该目标零件中各模块的材料属性。该三维建模软件可以是CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)软件，如Solidworks软件。
示例的，可以利用Solidworks软件建立二次电源的CAD模型，并将其导入Workbench中进行有限元划分，并设置该二次电源的各模块的材料属性，得到的二次电源有限元模型的单元数为305208，节点数为1148989。其中，该二次电源的各模块可以包括输入输出模块、配电模块、模数信号转换模块、智能控制模块及与各模块配套的结构配件。
步骤1012、当目标零件的有限元模型的热传递特性和力传递特性正确时，对目标零件进行X轴、Y轴、Z轴三轴的随机振动仿真，获取目标零件的三轴随机振动等效应力值。
在进行本步骤之前，需要先确定目标零件的有限元模型的热传递特性和力传递特性是否正确，当二者正确时，才可以进行下一步的仿真操作，以保证仿真结果的准确性与可靠性。
其中，确定目标零件的有限元模型的热传递特性是否正确的过程可以在Workbench中的稳态热分析功能模块中实现，该过程可以包括：在第二预设环境条件下，对目标零件进行稳态热仿真，获取稳态热仿真值；对目标零件进行热平衡试验，获取热平衡试验值；当稳态热仿真值与热平衡试验值的误差值在温度阈值内时，确定目标零件的有限元模型的热传递特性正确；其中，该第一预设环境条件可以包括：目标零件周围的气压值，温度值，该目标零件与外界的对流换热系数，目标零件的内部的气压值，目标零件内部的对流换热系数和/或目标零件安装底板处的温度值，该目标零件可以通过安装底板进行固定。
确定目标零件的有限元模型的力传递特性是否正确的过程可以在Workbench中的模态分析功能模块中实现，该过程可以包括：在预设约束方式下，对目标零件进行模态仿真，获取模态仿真值；对目标零件进行模态试验，获取模态试验值；当模态仿真值与模态试验值的相对误差小于预设百分比时，确定目标零件的有限元模型的力传递特性正确。
需要说明的是，在本申请实施例中，在确定该目标零件的有限元模型的热传递特性是否正确时，当目标零件由多个模块构成时，需要结合每个模块或者至少一个关键模块进行判断。其中，该关键模块可以基于实际需要确定，本申请实施例对此不做限定；在确定该目标零件的有限元模型的力传递特性是否正确时，可以通过对该目标零件的任一部位进行模态分析，判断该目标零件的力传递特性是否正确。
示例的，确定二次电源的有限元模型的热传递特性是否正确的过程可以包括：在稳态热分析功能模块中设置二次电源的第一预设环境条件，其中，该二次电源的外界环境可以为真空环境，则二次电源周围的气压值可以设置为0，将其周围的温度值设置为50℃，将二次电源与外界的对流换热系数设置为0W/(m2·℃)；该二次电源的内部环境可以为低压环境，则可以将该二次电源内部的气压值设置为10Pa，将其内部的对流换热系数设置为2W/(m2·℃)，将二次电源安装底板的温度设置为50℃，进行稳态热仿试验，获取各关键模块的稳态热仿真值，该各关键模块的稳态热仿真值为各关键模块的温度响应结果。例如，该关键模块可以是该二次电源的配电模块和模数转换模块。
进一步的，对二次电源进行热平衡试验，获取各关键模块的热平衡试验值，该热平衡实验值为各关键模块的温度测量值；对二次电源的每个关键模块，确定其稳态热仿真值与热平衡试验值的误差值，当该每个关键模块的误差值在温度阈值内时，确定该二次电源的有限元模型的热传递特性正确。其中，该温度阈值可以为±2℃。
确定二次电源的有限元模型的力传递特性进行的过程可以包括：在模态分析功能模块中，可以将二次电源的安装耳片位置处的约束方式设置为“Fix Support”(固定约束)，该电源安装耳片可以为二次电源安装底板上用于固定该二次电源的结构；并将模态分析阶数设置为n-m，进行n-m阶的模态仿真，获取m-n+1个模态仿真值；并进行n-m阶的模态试验，获取m-n+1个模态试验值，确定与每个模态分析阶数对应的模态仿真值和模态试验值的相对误差，当该多个相对误差均小于预设百分比时，确定二次电源的有限元模型的力传递特性正确。其中，m和n可以为正整数，m大于n。模态分析阶数和预设百分比可以基于实际需要确定，本申请实施例对此不做限定，在本申请实施例中，该n可以为1，m可以为6，预设百分比可以为5％。
在本步骤中，可以通过在Workbench的操作界面建立“Random Vibration”(随机振动)功能模块，实现对目标零件的X轴、Y轴、Z轴三轴进行随机振动仿真，以获取目标零件的三轴随机振动等效应力值。该过程可以包括：在“Random Vibration”功能模块中，设置施加于目标零件X轴、Y轴、Z轴三轴上的加速度功率谱密度和阻尼系数，进行随机振动仿真，获取目标零件的三轴随机振动等效应力值，该加速度功率谱密度和阻尼系数的数值可以基于实际需要或者经验确定，本申请实施例不做限定。
可选的，该目标零件的三轴随机振动等效应力值可以为：目标零件的第一部位的三轴随机振动等效应力值，该目标零件的第一部位可以为：判断目标零件的有限元模型的力传递特性是否正确过程中选择的目标零件的任一部位；例如，当该目标零件为二次电源时，该第一部位可以是二次电源耳片安装位置处。示例的，可以在“Random Vibration”功能模块中设置施加在二次电源的安装耳片位置处的加速度功率谱密度和阻尼系数可以为0.35，进行随机振动仿真，获取二次电源的耳片安装位置处的三轴随机振动等效应力值，作为二次电源的三轴随机振动等效应力值。
进一步的，需要在Workbench的操作界面建立第一“External Data”(外连数据)功能模块，将该目标零件的三轴随机振动等效应力值从“Random Vibration”功能模块导入该第一“External Data”功能模块，并对该目标零件的第一部位的材料属性进行设置。例如，将二次电源的三轴随机振动等效应力值从“Random Vibration”功能模块导入该第一“External Data”功能模块，对该二次电源的安装耳片位置处的材料属性进行设置。
步骤1013、在目标零件的三轴随机振动等效应力值中加入角速度值进行静态结构耦合仿真，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值。
在本步骤中，该过程可以通过在Workbench的操作界面建立第一“StaticStructural”(静态结构)功能模块实现，该过程可以包括：将第一“External Data”功能模块中的目标零件的三轴随机振动等效应力值导入该第一“Static Structural”功能模块中，利用该第一“Static Structural”功能模块设置分别施加于该目标零件三轴的随机振动等效应力值中的角速度值，实现目标零件的三轴度随机振动等效应力值中X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度、X轴角速度、Y轴角速度、Z轴角速度6个单因素的同时施加；结合角速度值和目标零件三轴的随机振动等效应力值进行静态结构耦合仿真，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值。其中，该角速度值可以基于实际需要确定，本申请实施例对此不做限定。
可选的，该目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值可以为该目标零件的第一部位的三轴六自由度随机振动等效应力值；例如，当该目标零件为二次电源时，该第一部位可以是二次电源耳片安装位置处。示例的，将第一“External Data”功能模块中的二次电池的三轴随机振动等效应力值导入第一“Static Structural”功能模块中，可以利用该第一“Static Structural”功能模块设置分别施加于二次电源的安装耳片位置处X轴、Y轴、Z轴三轴的角速度值，该角速度可以为0.314rad/s，进行静态结构耦合仿真，获取二次电源的安装耳片位置处的三轴六自由度随机振动等效应力值，作为二次电源的三轴六自由度随机振动等效应力值。
步骤102、在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取目标零件的至少一个热响应值。
在本步骤中，该过程可以通过在Workbench的操作界面建立“Transient Thermal”(瞬态热)功能模块实现，该过程可以包括:在第一预设环境条件下，在预设温度区间内选择多个温度值；选取多个温度值中的任意两个温度值所在的温度区间为温度循环区间，选取任意两个温度值中的任一温度值为稳态温度，对目标零件进行瞬态热仿真分析，获取目标零件的至少一个热响应值。其中，该第二预设环境条件可以包括：目标零件周围的气压值，温度值和目标零件内部的对流换热系数。
可选的，该目标零件的至少一个热响应值可以为该目标零件的任一部位的至少一个热响应值。例如，当该目标零件为二次电源时，该任一部位可以是二次电源的安装底板，示例的，在“Transient Thermal”功能模块中设置二次电源的第二预设环境条件，其中，该二次电源的外界环境可以为真空环境，则二次电源周围的气压值可以设置为0，将其周围的温度值设置为23℃，将其内部的对流换热系数设置为2W/(m2·℃)；预设温度区间可以为-35℃至70℃，选择的多个温度值可以为-35℃、25℃和70℃，选取温度由25℃下降至-35℃，温度由-35℃上升至70℃，以及温度由70℃下降至25℃为温度循环区间，选取温度-35℃和70℃为稳态温度，稳态温度的预设时长可以为600秒，预设时长为目标零件的安装底板在稳态温度的保持时长，利用该“Transient Thermal”功能模块对五种温度状态下的目标零件的安装底板进行瞬态热仿真分析，获取安装底板的五个热响应值，作为目标零件的热响应值。其中，温度值由高温度值下降至低温度值，或者由低温度值上升至高温度值的过程中的温变率为63℃/min。
进一步的，需要在Workbench的操作界面建立第二“External Data”功能模块，将该目标零件的至少一个热响应值从第一“Static Structural”功能模块导入该第二“External Data”功能模块，并对该目标零件的第一部位的材料属性进行设置。例如，将二次电源的至少一个热响应值从第一“Static Structural”功能模块导入该第二“ExternalData”功能模块，并对该二次电源的安装耳片位置处的材料属性进行设置。
步骤103、对目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取目标零件的至少一个环境效应仿真值。
在本步骤中，该过程可以通过在Workbench的操作界面建立第二“StaticStructural”功能模块实现，该过程可以包括：将第二“External Data”功能模块中的目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值和Transient Thermal”功能模块中的目标零件的至少一个热响应值导入第二“Static Structural”功能模块中，利用该第二“StaticStructural”功能模块进行静态仿真，获取该目标零件的至少一个温度循环与三轴六自由度随机振动的环境效应仿真值，作为飞行器的综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真值。
示例的，可以将第二“External Data”功能模块中的二次电源的三轴六自由度随机振动等效应力值和“Transient Thermal”功能模块中二次电源的五个热响应值导入第二“Static Structural”功能模块中，利用该第二“Static Structural”功能模块进行静态仿真，该目标零件的五个温度循环与三轴六自由度随机振动的环境效应仿真值，作为飞行器的综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真值。
综上所述，本申请实施例提供的综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真方法，可以对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值；在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取目标零件的至少一个热响应值；对目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取飞行器中目标零件的至少一个环境效应仿真值。可以实现对飞行器进行温度循环与三轴六自由度随机振动结合的环境效应仿真，提高对飞行器的环境效应分析结果的准确度，提高基于该分析结果对飞行器的飞行任务进行指导的可靠性。
本身器实施例提供一种飞行器中零件的环境效应仿真装置20，如图3所示，包括：
第一分析模块201，被配置为对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值，目标零件为飞行器中的任一零件；
第二分析模块202，被配置为在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取目标零件的至少一个热响应值；
第三分析模块202，被配置为对目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取目标零件的至少一个环境效应仿真值。
可选的，第一分析模块201，被配置为：
建立目标零件的有限元模型；
当目标零件的有限元模型的热传递特性和力传递特性正确时，对目标零件进行X轴、Y轴、Z轴三轴的随机振动仿真，获取目标零件的三轴随机振动等效应力值；
同时在目标零件的三轴随机振动等效应力值中加入角速度值进行静态结构耦合仿真，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值。
可选的，第一分析模块201，被配置为：
在第二预设环境条件下，对目标零件进行稳态热仿真，获取稳态热仿真值；
对目标零件进行热平衡试验，获取热平衡试验值；
当稳态热仿真值与热平衡试验值的误差值在温度阈值内时，确定目标零件的有限元模型的热传递特性正确。
可选的，第一分析模块201，被配置为：
在预设约束方式下，对目标零件进行模态仿真，获取模态仿真值；
对目标零件进行模态试验，获取模态试验值；
当模态仿真值与模态试验值的相对误差小于预设百分比时，确定目标零件的有限元模型的力传递特性正确。
综上所述，本申请实施例提供的综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真装置，可以对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值，目标零件为飞行器中的任一零件；在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取目标零件的至少一个热响应值；对目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取飞行器中目标零件的至少一个环境效应仿真值。可以对飞行器进行温度循环与三轴六自由度随机振动结合的环境效应仿真，提高对飞行器的环境效应分析结果的准确度，提高基于该分析结果对飞行器的飞行任务进行指导的可靠性。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真方法，其特征在于，包括：
对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取所述目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值，所述目标零件为所述飞行器中的任一零件；
在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对所述目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取所述目标零件的至少一个热响应值；
对所述目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与所述目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取所述目标零件的至少一个环境效应仿真值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取所述目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值，包括：
建立所述目标零件的有限元模型；
当所述目标零件的有限元模型的热传递特性和力传递特性正确时，对所述目标零件进行X轴、Y轴、Z轴三轴的随机振动仿真，获取所述目标零件的三轴随机振动等效应力值；
在所述目标零件的三轴随机振动等效应力值中加入角速度值进行静态结构耦合仿真，获取所述目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述目标零件的有限元模型的热传递特性是否正确，包括：
在第二预设环境条件下，对所述目标零件进行稳态热仿真，获取稳态热仿真值；
对所述目标零件进行热平衡试验，获取热平衡试验值；
当所述稳态热仿真值与所述热平衡试验值的误差值在温度阈值内时，确定所述目标零件的有限元模型的热传递特性正确。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述目标零件的有限元模型的力传递特性是否正确，包括：
在预设约束方式下，对所述目标零件进行模态仿真，获取模态仿真值；
对所述目标零件进行模态试验，获取模态试验值；
当所述模态仿真值与所述模态试验值的相对误差小于预设百分比时，确定所述目标零件的有限元模型的力传递特性正确。
5.一种综合温度循环和三轴六自由度的环境效应仿真装置，其特征在于，包括：
第一分析模块，被配置为对飞行器中目标零件进行三轴六自由度随机振动仿真分析，获取所述目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值，所述目标零件为所述飞行器中的任一零件；
第二分析模块，被配置为在第一预设环境条件下，在预设温度区间内对所述目标零件进行基于温度循环的瞬态热仿真分析，获取所述目标零件的至少一个热响应值；
第三分析模块，被配置为对所述目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值与所述目标零件的至少一个热响应值进行静态结构耦合仿真，获取所述目标零件的至少一个环境效应仿真值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一分析模块，被配置为：
建立所述目标零件的有限元模型；
当所述目标零件的有限元模型的热传递特性和力传递特性正确时，对所述目标零件进行X轴、Y轴、Z轴三轴的随机振动仿真，获取所述目标零件的三轴随机振动等效应力值；
同时在所述目标零件的三轴随机振动等效应力值中加入角速度值进行静态结构耦合仿真，获取所述目标零件的三轴六自由度随机振动等效应力值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一分析模块，被配置为：
在第二预设环境条件下，对所述目标零件进行稳态热仿真，获取稳态热仿真值；
对所述目标零件进行热平衡试验，获取热平衡试验值；
当所述稳态热仿真值与所述热平衡试验值的误差值在温度阈值内时，确定所述目标零件的有限元模型的热传递特性正确。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一分析模块，被配置为：
在预设约束方式下，对所述目标零件进行模态仿真，获取模态仿真值；
对所述目标零件进行模态试验，获取模态试验值；
当所述模态仿真值与所述模态试验值的相对误差小于预设百分比时，确定所述目标零件的有限元模型的力传递特性正确。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050137824A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Thom Augustin Electronic device environmental effect prediction
US20120016639A1 (en) * 2009-03-20 2012-01-19 Xidian University Optimization design method for the chassis structure of an electronic device based on mechanical, electrical and thermal three-field coupling
CN104239646A (zh) * 2014-09-23 2014-12-24 工业和信息化部电子第五研究所 微组装组件振动疲劳寿命预测仿真模型验证方法和系统
CN104268335A (zh) * 2014-09-23 2015-01-07 工业和信息化部电子第五研究所 微组装组件振动疲劳寿命预测方法和系统
CN105022860A (zh) * 2015-05-20 2015-11-04 工业和信息化部电子第五研究所 Pcb焊点随机振动疲劳寿命预测方法与系统
CN105677973A (zh) * 2016-01-07 2016-06-15 西安电子科技大学 实现单轴与三轴随机振动应力等效的试验谱剪裁方法
WO2017000396A1 (zh) * 2015-06-30 2017-01-05 中国空间技术研究院 基于多体分析试验的桁架天线反射器展开动力学建模方法
CN106407588A (zh) * 2016-09-29 2017-02-15 北京大学 航天器热扰动响应仿真分析平台
US20180165408A1 (en) * 2015-03-12 2018-06-14 Crrc Qingdao Sifang Co., Ltd. Finite element simulation device and method for car body local structure instability of high-speed motor train unit
CN110781556A (zh) * 2019-10-12 2020-02-11 中航通飞研究院有限公司 一种飞机电磁环境效应仿真方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050137824A1 (en) * 2003-12-17 2005-06-23 Thom Augustin Electronic device environmental effect prediction
US20120016639A1 (en) * 2009-03-20 2012-01-19 Xidian University Optimization design method for the chassis structure of an electronic device based on mechanical, electrical and thermal three-field coupling
CN104239646A (zh) * 2014-09-23 2014-12-24 工业和信息化部电子第五研究所 微组装组件振动疲劳寿命预测仿真模型验证方法和系统
CN104268335A (zh) * 2014-09-23 2015-01-07 工业和信息化部电子第五研究所 微组装组件振动疲劳寿命预测方法和系统
US20180165408A1 (en) * 2015-03-12 2018-06-14 Crrc Qingdao Sifang Co., Ltd. Finite element simulation device and method for car body local structure instability of high-speed motor train unit
CN105022860A (zh) * 2015-05-20 2015-11-04 工业和信息化部电子第五研究所 Pcb焊点随机振动疲劳寿命预测方法与系统
WO2017000396A1 (zh) * 2015-06-30 2017-01-05 中国空间技术研究院 基于多体分析试验的桁架天线反射器展开动力学建模方法
CN105677973A (zh) * 2016-01-07 2016-06-15 西安电子科技大学 实现单轴与三轴随机振动应力等效的试验谱剪裁方法
CN106407588A (zh) * 2016-09-29 2017-02-15 北京大学 航天器热扰动响应仿真分析平台
CN110781556A (zh) * 2019-10-12 2020-02-11 中航通飞研究院有限公司 一种飞机电磁环境效应仿真方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
林志勇;任伟;陈佳;毕锦栋;: "基于竞争失效的集成电路寿命研究", 科技资讯, no. 18 *
秦伟;李光;: "三自由度半正定系统随机振动仿真与试验研究", 包装工程, no. 07 *

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