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《基于ansys的高速壓力機模態(tài)分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第24卷第1期蘇州科技學院學報（工程技術版）Vol．24No．12011年3月JournalofSuzhouUniversityofScienceandTechnology（EngineeringandTechnology）Mar．2011基于ANSYS的高速壓力機模態(tài)分析丁旺，丁武學，馮丙波（南京理工大學機械工程學院，江蘇南京210094）摘要：隨著高速壓力機轉速的提高，產生的振動問題也愈加嚴重，對高速壓力機的動態(tài)特性研究就相當必要。運用ANSYS軟件建立了高速壓力機的有限元模型，進行模態(tài)分析，提取了前6階模態(tài)頻率和振型，并對其在各階
2、振型下的結構性能進行了分析，得出壓力機的動態(tài)特性滿足設計要求。關鍵詞：高速壓力機；ANSYS模態(tài)分析；固有頻率中圖分類號：TG385.1文獻標識碼：A文章編號：1672-0679（2011）01-0078-03高速壓力機工作時，其負荷特征是短期高峰負荷，會對機器產生沖擊作用，使機構發(fā)生振動。隨著壓力[1]機工作速度的不斷提高，振動和噪聲問題就愈來愈嚴重，所以對其進行動態(tài)性能分析也就越來越重要。在進行結構設計時，僅靠單純的靜態(tài)設計和經驗設計已不能完全滿足目前工程的要求，必須考慮各種動態(tài)因[2]素，并對結構進行詳細的動力分析，以達到抗振、安
3、全、可靠的目的。模態(tài)分析技術解決了靜態(tài)分析難以解決的機構動力特性，模態(tài)參數識別等問題。通過確定系統(tǒng)的固有頻率和固有振型等模態(tài)參數，改變系統(tǒng)的局部結構，使系統(tǒng)避免發(fā)生共振。1模態(tài)分析理論基礎模態(tài)分析是用來確定結構振動特性的一種技術。這些振動特性包括：固有頻率、振型等，為結構的振動特性分析、振動故障診斷和預報以及結構動力特性的優(yōu)化提供依據。模態(tài)分析的核心內容是確定描述結構系統(tǒng)的動態(tài)特性參數。對于一個具有有限個自由度的系統(tǒng)，其運動方程可以表示成如下形式：[M]，ξ咬，+[C]，ξ觶，+[K]，ξ，=，P，（1）式中，[M]是機構總質量矩陣，[
4、C]是機構總阻尼矩陣，[K]是機構總剛度矩陣，，ξ，是機構位移列陣，，P，是結構外激勵列陣。在模態(tài)分析過程中，因阻尼較小，可忽略其對結構的固有頻率和振型的影響，所以方程變?yōu)椋篊AMEO凱模CAE案例庫[M]，ξ咬，+[K]，ξ，=0（2）該方程是常系數線性齊次微分方程，其解得形式為：，ξ，=，ξ，e-jωt（3）0則有：www.cameo.org.cn2，[K]-ω[M]，，ξ，=0（4）由于式（4）有非零解，所以其系數行列式為零，可以解出系統(tǒng)的特征值ω和特征向量，ξ，，即系統(tǒng)的固有[3]頻率和振型。2壓力機的模態(tài)分析2.1幾何模型的建
5、立有限元模型的建立是進行有限元分析的基礎，建立的有限元模型應能夠真實的反應實際工程行為特征?！猍收稿日期]2010-12-20[作者簡介]丁旺（1985-），男，江蘇江都人，碩士研究生。第1期丁旺等：基于ANSYS的高速壓力機模態(tài)分析79ANSYS軟件為有限元模型的生成提供了三種方法：（1）利用軟件本身的建模功能，首先建立實體模型，再進行網格劃分，從而完成有限元模型的建立；（2）在ANSYS中直接生成有網格的有限元模型；（3）在三維建模軟件中建立模型，然后將模型導入到ANSYS中，進行網格劃分，從而完成有限元模型的
6、建立。對于比較簡單的實體，用直接生成有限元模型的方法容易實現(xiàn)；對于結構復雜的模型，用第一或者第二種方法麻煩且費時，所以選擇第三種建模方法，用三維建模軟件SolidWorks進行結構件的實體建模。由于壓力機各零件之間的影響以及結構整體性能的要求，所以必須進行整機的模態(tài)分析，高速壓力機主要由橫梁、底座、工作臺、工作機構和平衡機構部分組成，其結構較復雜，尺寸較大，為了方便分析計算，在建模前還需對[4]其進行一些合理的簡化，這樣既可以減少工作量，提高工作效率，又不失精度，所以對其做如下簡化：（1）忽略一些尺寸較小且不作為主要承力部件以及不會影響
7、機床整體強度和剛度的部位，如螺紋孔、線路孔等；（2）將部分離應力集中區(qū)域較遠的圓弧過渡簡化為直角，而且一些在工藝上需要的倒角、拔模斜度等都不考慮。通過通用的數據接口將模型導入到ANSYS軟件中進行網格劃分。ANSYS中提供了多種接口，最常用的傳輸格式是IGES和Parasolid。Parasolid格式可以提供精確地幾何邊界表達，從而實現(xiàn)數據的無縫傳送；而以IGES導入ANSYS的方法，在轉換過程中會丟失圖形信息，另外，修補缺損信息也會花費大量時間，如果導入[5]的是裝配體，則會導致裝配關系混亂，模型丟失等，所以使用Parasolid格
8、式進行數據轉換，這樣可以大大提高導入ANSYS的效率和準確度。2.2單元類型的選擇及網格劃分由于結構的復雜性，為了能反映結構的實際情況，網格劃分時選用三維實體單元。ANSYS單元類型中，三維實體單元有四面體
