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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。車燈振動頻率響應分析，了解共振頻率，根據應力判斷振動是否導致失效。介紹模態(tài)有效質量分數(shù)對結構頻率響應的影響。 車燈散熱仿真車燈模型如圖，采用Simcenter軟件劃分網格。
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 設置重力方向和大小，勾選“Buoyancy”（浮力）開關，就可以計算自然對流。
環(huán)境溫度20℃，燈泡設置發(fā)熱功率，進行穩(wěn)態(tài)熱流分析，得到產品的溫度分布。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。
頻率響應分析前面的模態(tài)分析，可以初步了解結構的共振頻率。如果想知道產品在受到外界某個確定的振動頻率和加速度條件下的應力情況，就需要進一步采用頻率響應分析。 根據相關標準，設置Z方向振動激勵加速度隨頻率變化的曲線如下。
檢查仿真結果，發(fā)現(xiàn)燈腳安裝點處的應力最大，輸出其應力頻率響應曲線。曲線上有三個峰值，分別對應第一階、第二階和第四階固有頻率。
其中第二階固有頻率（179Hz）共振時，應力最大，應力分布圖如下。
模態(tài)有效質量分數(shù)觀察前面的應力頻率響應曲線，三個峰值分別對應第一階、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)有效質量分數(shù)”的概念。 各階模態(tài)的有效質量分數(shù)，如下表所示。
將模態(tài)編號按照Z方向質量分數(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）對應的應力最大。 |
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