前言：在我国现代电子通讯产品的设计过程当中，除了要保障电子设备基础的结构强度外，也经常会碰到关于电子设备在随机振动情况下的安全可靠性运转问题。这也是由于安全可靠的运转，当前在现代电子设备的运用上已经与电子产品的设计指标平起平坐，如何提高电子设备在运转上的安全可靠性，也已经成为现代电子产业发展的首要目标。而电子设备机箱作为承载电子元器件发展建设的重要载体，必须应当实现在电子设备机箱随机振动上的深入分析，找出当前电子设备机箱在随机振动设计上的薄弱环节，维持电子设备机箱的可持续运转。
电子设备机箱的动力学特性分析
有限元模型的建设
在实现电子设备机箱有限元模型的建设过程当中，本文主要依据现有的资源与实际的需求，通过计算出有限的建立时间与建设成本后，去除电子设备机箱在实际建设中的非承载件和修饰件。并在此基础上通过去掉印制版原件的细小特征后，运用等效的均质质量快针对电子设备机箱的原模型进行有效简化，最终的简化机箱内部CAD模型如图一所示。需要注意的是，在实际的有限元模型建设过程当中，必须要利用ANSYS自带的建模工具实现建模，并在此基础上进行参数设计，本文主要以电子设备机箱四周的壁厚值作为主要的优化设计变量，即H1、H2、V1、V2。除此之外，本文在电子设备机箱的有限元模型建设过程当中，主要将机箱内的印制板设置为印制板1与印制板2，且这两块印制板均要通过楔形锁的方式仅仅固定于机箱内部。
图一 电子设备机箱CAD模型对照图
模态分析
所谓模态，主要是针对电子设备机箱结构本身固有的振动特性，也可以将其看作为电子设备机箱的特性，与设备本身的外部载荷作用无关。通过实现在电子设备机箱上的模态分析后，也能够直接确定出设备在结构上的固有频率与震动型号，竟然实现在电子设备机箱上的随机振动分析。根据物理学经典力学理论可以知道的是，当前物体在运动上的主要控制方程为:[M]{ü}+[C]{ü}+[K]{U}={F(t)}在式中:[M]代表为质量矩阵；[C]为阻尼矩阵；{U}为位移矢量；{F(t)}代表力矢量；{ü}为加速度矢量【1】。
这时假设电子设备机箱的振动为自由振动且无阻尼结构的模态分析，那么其动力学特性运动方程为：[M]{ü}+[K]{U}={0}。其实际的模态分析步骤为：
第一，建立模型。
第二，选择电子设备机箱的振动类型实现模态分析。
第三，根据方程条件求和解。
第四，查看结果。
本文根据实际状况，分析了电子设备机箱的前十二阶模态振型，其频率列表如图二所示。
图二 频率图表
电子设备机箱的随机振动分析
对于一个具体的振动现象来说，由于引起结构振动的原因以及复杂程度上都存在着较大差异，所以可以得出当前电子设备机箱的震动现象并不是个别现象，而是属于大量振动现象的集合。但是对于已知的震动现象来说，当前已经可以清楚的了解到振动的原因，所以当以相同条件下发生重复振动现象时，就能够在既定的时刻出现所预判的震动行为，这也间接性说明了电子设备的机箱振动现象从总体来说是有迹可循的。基于此背景下，虽然电子设备机箱的随机振动现象并不能够以确定性函数来进行描述，但却能够用统计特性实现有效分析。即在电子设备机箱的随机振动问题分析当中，通过确定输出与输入之间来实现统计特性。输入结构的固有频率和固有模式；输出16位移和应力可用于疲劳寿命预测；加载单点激励适用于所有地面单点PSD激励；输出相对或绝对16结果；结果16输出位移和等效应力【2】。
电子设备机箱的优化设计
在满足电子设备机箱运转可靠性的背景下，实现电子设备机箱的质量最小化将是满足电子设备机箱标准化运行的重要指标之一。因此，在满足GJB150.16-86
军用轮式战车在随机振动条件下的最大等效应力值和位移如下表征，即约束条件为最大等效应力σmax(H16，H17、V18、V19)≤1MPa，以及上述设计变量的壁厚初始值设定3.根据描述，以质量最小为控制目标函数，设定底盘壁厚变量，通过更改设计变量的值来获得优化结果。可以看出，优化目标是整机质量m最小。
根据前述描述机箱优化设计属于多目标驱动优化设计，选择 DX 模块提供的 GDO（Goal driven optimization ）对上述问题进行参数优化。根据设计变量值，提取样本见图三，计算每个样点的响应结果， 利用二次插值函数构造设计空间的响应面或曲线，最终基于响应面给出优化结果。 可以定出需要求解的
设计重点， 使用最有效的方式得到最佳化结果见图四中结果CandidateA。
图七 优化样本
图八 优化结果
结论：
综上所述，本文在针对电子设备机箱随机振动的仿真分析过程当中，主要通过采用有限元模型建设的方式，实现电子设备机箱在随机振动下的模态分析，并在此基础上针对电子设备机箱的有效结构参数实现优化设计。可以得出的是，在电子设备机箱的不同模态中，印制电路板一二作为整个电子设备机箱的薄弱环节，非常容易发生随机震动状态。所以还应当在实际的设计优化上，通过减轻电子设备机箱整体质量的方式，降低随机振动现象的发生频率，实现在电子设备机箱设计成本以及设计周期上的有效提升。
参考文献：
[1]赵霞军,张伟,赵铭.机载电子设备随机振动频域法疲劳仿真分析[J].西安航空学院学报,2019,37(03):48-52.
[2]贺峰,周志广,林杰,曾芳.机载电子设备随机振动仿真分析及优化设计[J].机械工程与自动化,2017(02):98-100.
[3]李同玉. 电子设备环境振动仿真分析及其模型确认研究[D].南京航空航天大学,2014.