結構動力學中的反(響)應譜分析(2) —— 響應譜分析
引言
上篇文章中，從抗震設計的角度，討論了結構動力學中的譜分析——地震反應譜分析。文本將從另一個角度展開，即通常說的機械結構和電子設備的衝擊響應譜分析。
蒙特遇見卡羅：結構動力學中的反(響)應譜分析(1) —— 反應譜分析
機械結構和電子設備中會涉及到很多衝擊問題(如墜撞等)。傳統的分析方法是採用經典時域波形(如半正弦波、後峰鋸齒波、梯形波、三角波等)來描述其衝擊，對結構進行時域分析，獲取結構的時域響應。這也是目前絕大多數抗衝擊設計的主要分析方法。近些年來，機械領域將反應譜法理論和機械機構抗衝擊分析結合，發展出衝擊響應譜分析技術，二者在基礎理論和分析流程上是相似的。
譜分析
時域分析法
抗衝擊分析中，通常採用經典時域波形(如半正弦波、後峰鋸齒波、梯形波、三角波等)來描述結構受到的衝擊。
傳統的方法是通過時域分析法進行設計，相應的衝擊試驗也是將經典波形作為振動台的輸入。需要說明的是，真實的實驗波形和理論波形通常是存在一定差別的，同學們可以思考下其中原因。
和抗震設計類似，該方法也是採用時域直接積分分析，響應信息完全，可考慮非線性；但需要的計算資源多，且每次只能考慮一種工況。
衝擊響應譜法
衝擊響應譜在一些領域的抗衝擊設計中發揮了越來越重要的作用，漸有取代經典時域分析之勢。
衝擊響應譜的生成方法和反應譜類似，只是輸入由地震激勵變成了一系列衝擊。
同樣，它代表了一系列的衝擊，但只能分析結構的最大響應，並且不能考慮非線性。
衝擊響應譜還分為正負衝擊響應譜和正負殘餘響應譜。
響應譜分析主要步驟
算例
考慮一個機械軸承的安裝支座，衝擊響應譜分析位移結果。
動力學設計分析法(DDAM)
這裡介紹一種特殊的衝擊響應譜。
艦船在戰場環境中會受到水下兵器的攻擊，受到強烈的爆炸衝擊。艦船在非接觸的爆炸衝擊下，通常其表面殼體可保持完好，但艦上設備在強衝擊下可能被破壞。
艦船設備通常要進行抗衝擊試驗，若無法進行試驗，需用衝擊設計分析替代試驗。目前國內外針對衝擊設計分析的方法主要有：衝擊設計係數法(等效靜力法)、時域分析法和動力學設計法(DDAM)。
動力學設計分析法(DDAM)是一種基於衝擊響應譜的分析方法。美國海軍研究人員進行了大量水下爆炸試驗，通過對試驗結果分析，建立了水面艦船和潛艇的DDAM設計衝擊譜。
由於DDAM分析較為特殊，輸入較複雜，一些通用的有限元軟體將其封裝，便於用戶使用，如ANSYS等。由於使用的是英制單位，如果默認使用國際單位進行DDAM分析，會因單位制的差異導致錯誤的結果，因此在分析時需進行單位換算處理。
-完-
公眾號同步更新：數聯科技工作室
推薦閱讀：
