如何获取随机振动的功率谱密度？

由于随机载荷不能在时间域中完全求解，它将通过使用傅里叶变换传递到频率域中，这样将放松关于周期的信息，但是会获取载荷信号的频率内容信息。如此分散的信号随后可用于随机振动分析的输入，和谐波分析类似，随机振动分析将在频率域中执行。

由于傅里叶变换在数学上的限制，上面提到的步骤没有办法直接应用，但是，作为一个替代的方案，可以使用时间载荷历史首先构建一个所谓的自动相关函数。然后，这个自动相关函数的傅里叶变换会产生一个关于功率谱密度（PSD）的函数。功率谱密度还提供了载荷信号频谱的所有信息，并被用作随机振动分析的直接输入。

根据测量载荷信号的类型，可以输入位移、速度或加速度的功率谱密度。由于检测设备（振动床）的物理限制，通常并不使用速度或位移的PSD；工业标准一般使用加速度的PSD作为输入载荷描述。

1.获取功率谱密度函数 功率谱密度函数被用作随机振动分析的输入。如果用户可以提供测量数据（位移、速度或加速度），则可以使用现有的商业软件来获取功率谱密度，然而，在很多情况下，测量数据并不容易得到。用户有义务提供相关的PSD输入数据，通常情况下，设计师必须满足相关的参考标准。本章中将演示一个非常普通的例子，即模拟一个轮船甲板上固定的柜子。这类设计通常必须通过MIL-STD-810G标准进行测试，在本章中也使用该标准。

2.功率谱密度的单位 功率谱密度的单位为

对于加速度PSD，可以使用下面的单位及英制EPS单位系统换算

在公制系统中，将采用下面的单位换算

描述加速度PSD的最常用单位是，它还同时消除了对单位系统的相关性。

功率谱密度被用作输入量，另外，速度、加速度和应力这些输出量也同等重要。功率谱密度和振幅的标准差数值是随机振动分析中最重要的两个输出量。

步骤20 加载PSD加速度

根据MIL-STD-810G的方法514.5，对于固定在舰船环境下随机振动的功能合格测试，将经受图5-20所示的加速度PSD。(www.xing528.com)

图5-20 加速度PSD曲线

注意

体现结构最高自然模式下的频率为103Hz，通常情况下应该大于最高的载荷重要频率-100Hz。

加载频率的范围在1～100Hz之间，体现舰船上典型材料在特定范围内经受加速振动。

在全局X方向指定【统一基准激发】。在【类型】中选择【加速度】，指定单位为g^2/Hz，如图5-21所示。单击【编辑】按钮，输入指定的加速度PSD曲线数据，如图5-22所示。

图5-21 定义基准激发

图5-22 编辑曲线

提示

确定频率的单位设定为Hz。