中华人民共和国电子行业标准 FL0112 SJ21313-2018
电子装备结构动力学仿真分析通用要求
General requirements of structuredynamicsimulation analysis forelectronicequipment
2018-01-18发布2018-05-01实施
国家国防科技工业局发布
SJ21313-2018
前言 本标准由中国电子科技集团公司提出。
本标准的附录A、附录B、附录C为资料性附录。
本标准由工业和信息化部电子第四研究院归口。
本标准起草单位：中国电子科技集团公司第三十八研究所、安徽四创电子股份有限公司。
田富君、魏一雄、孟宪伟。
本标准主要起草人：王梅、张红旗、杨静、胡祥涛、周红桥、陈帝江、程五四、陈兴玉、张祥祥、
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SJ 21313-2018
电子装备结构动力学仿真分析通用要求
1范围 本标准规定了电子装备结构动力学仿真分析一般要求、有限元模型构建、动力学仿真计算、动力学 仿真结果评估、动力学仿真结果输出以及分析报告编写要求。
本标准适用于电子装备研制过程中结构动力学仿真分析。
2规范性引用文件AND 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，标准达成协议的各方研究
本标准。
GB/T2298-201机械振动导状态监测词汇 GB/T3100-1995国际单位制及其应用 GB/T3101-1993有关单位和符号的段原则 GB/T 31054-201机械品计算机辅助工程有限元数值计复术语
TECHNO 3术语和定义 GB/T22982010和GB/T借和定义适用于本标 3.1 结构动力学仿直分析structuredynamie simulationamalysis 在时变载荷以象墙性和阻尼效应作用下，对结构动力学特性和响应的分析。
3.2 模态分析modalanalysis 基于叠加原理的振动方法用复杂结构系统自身的振动模态 表示其振动特性。
[GB/T2298-2010的2.44] 3.3 正弦振动分析sinevibration analysis 用于分析结构在正弦规律变化载荷作用下结构稳态响应的技术。
注：改写GB/T31054-2014的4.2.9。
3.4 随机振动分析randomvibrationanalysis 用于分析结构在随机规律载荷作用下的结构动力学响应的技术。
3.5 冲击分析impactvibration analysis 用于分析结构在短时冲击激励下的结构动力学响应的技术。
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SJ 21313-2018 3.6 有限元模型finiteelementmodel 一种以有限数量单元的组合逼近机械产品结构的模型，或更一般的物理系统结构的模型。
[GB/T 31054-2014的3.2.3] 3.7 自由度degreeoffreedom 力学系统中，完全确定一个机械结构形位所需的独立坐标个数。
[GB/T 31054-2014的3.2.10] 3.8 阻尼damp 使能量随时间或距离发生耗散的物理参数。
[GB/T 31054-2014的4.2.5] 3.9 时间步长time step 两个连续的时刻之间的时间差。
4缩略语
下列缩略语适用于本标准。
PSD--power spectral density，功率谱密度。
5一般要求
结构动力学仿真分析流程参见附录A中的图A.1。
结构动力学仿真分析应符合以下要求： a）动力学仿真模型建立前，应根据电子装备结构的特点、仿真目的、仿真周期和计算资源确定动 力学仿真分析方案； b）几何模型简化时，在确保动力学仿真精度的前提下尽可能地简化结构的棱角、小凸台、小凹槽 等儿何模型细节特征； c）单元类型选择时，应根据电子装备结构几何模型的特点和动力学分析的类型及目的，合理选择 单元的类型，以缩减计算规模； d）网格划分时，应细化应力急剧变化区域： e）计算方法选择时，应根据动力学仿真分析类型、仿真结果要求、算法的适用范围与优缺点、有 限元模型的规模和计算机资源来确定； f）根据仿真类型和试验结果对仿真模型和计算结果进行评估； g）根据仿真的目的和要求输出仿真结果，如列表、等值线图、曲线图等。
6详细要求
6.1有限元模型构建 6.1.1坐标系 坐标系由右手定则来确定，推荐选用笛卡尔直角坐标系，必要时可选用柱坐标系或球坐标系。
有限元分析建模时应定义全局坐标系，当模型载荷、约束或结果显示需求与全局坐标系不一致时， 可增加局部坐标系。
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SJ 21313-2018 6.1.2单位制 单位制的选择应按照GB/T3100-1993和GB/T3101-1993执行。
根据电子装备特点选择SI单位制或其他单位制。
对于质量要求苛刻的电子装备推荐采用SI单位制， 具体参见附录B中的表B.1：对于大型电子装备结构，推荐采用SI单位制倍数单位中的毫米制，具体参见 附录B中的表B.2。
6.1.3几何模型构建 6.1.3.1构建原则 在几何模型构建过程中，应遵循以下基本原则： a）几何模型应能够表达电子装备结构特征； b）在满足要求的情况下，尽量使模型简化，使模型数据量最少。
6.1.3.2构建要求 几何模型的构建应符合以下要求
模软件构建几何模型后导入到有限元 分析软件中。
b）几何模型的命名应来用软件可识别的字符，并要保持唯 c）几何模型般按D1的比例关系建立模型，使模型与结构件实物一致； d)当结构8时般选取中间轴线构建； e）当典型一般选取面构建 f)当结采用实体构建。
6.1.4有限元网格 6.1.4.1单择 电子装型的选择应能反映不同部件的结构形式，有元单元类型包括维单元（如质量单 元）、一维刚性单杆单元、梁单元维单元如壳单元）、（如体单元）。
建模时应根几何特需求， 电子装备 刚度考虑强度的结构可采用零维质量单元的形式添加，如附加动力系统（如电机）、 制冷风扇、液冷架构）、供电系统、照明系统、避雷系统等： b）杆、结构可选择一维杆/梁单元模拟，如天线背架、油压撑杆等； 板、壳结构可选择二维壳单元模拟，如天线阵面的反射面、蒙皮等； d）不适合采用零维、二维单元的结构采用三维实体单元模拟。
6.1.4.2单元阶次选择 单元阶次的选择应符合以下要求4 a）单元阶次的选择应满足分析要求； b）结构形状不规则、变形和应力分布复杂时宜选用高阶单元； c）计算精度要求高的区域宜选用高阶单元，精度要求低的可选用低阶单元； d）不同阶次单元的连接位置应使用过渡单元或多点约束等。
6.1.4.3单元尺寸选择 单元尺寸的确定应符合以下要求： a）低阶模态的计算可采用粗网格，高阶模态的计算应采用细网格； b）位移响应的计算可采用粗网格，应力响应的计算应采用细网格； c）有限元计算过程中最高频率对应的振动波长内至少划分四个单元； d）模态分析时尽可能采用均匀网格； e）冲击分析时，如果存在非线性特性，选择的单元尺寸应能确保可以捕捉到非线性效应。
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