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基于UG的矿用振动筛模态分析-上

作者:网站编辑 发布时间:2021-10-09

振动筛有限元模型的建立


   模型材料为 Q235,用 UG 库材料 Steel-Rolled 代替,该材料杨氏模量 E=206×103N / mm2,泊松比 NUXY=0. 3,密度 ρ=7. 85×103kg / m3,屈服强度为 235MPa,极限抗拉强度为340 MPa。为了确保网格划分的精确性,对建立的模型进行一定程度的简化,略去所有的螺钉孔和螺钉以及固定用的螺栓,忽略所有圆角、倒角、内螺纹及振动筛侧面固定孔。这样可在保持计算精度的同时,极大减少单元数量,以提高计算速度。在进行三维实体单元网格划分时,对 U 型座采用 3D 四面体网格划分,单元类型为CTETRA( 10) ,单元大小为 15mm,模型共计 17003 个节点,9034 个单元; 对振动筛也采用 3D 四面体网格划分,单元类型为 CTETRA( 10) ,单元大小为 5mm,模型共计165136 个节点,87183 个单元。图 2 为振动筛及 U 型座有限元模型。、

振动筛自由模态分析

  在振动筛的设计过程中,必须对其振动现象作研究。由于振动会造成结构的共振或疲劳,从而破坏结构,因此了解结构本身具有的刚度特性即结构的固有频率和振型,就可避免在使用中因共振因素造成的不必要的损失。模态分析主要用于确定结构的振动特性,比如固有频率和对应的各阶振型,它们是结构承受动载荷的重要参数,也是其他各类动力学分析的基础,因此对振动筛进行模态分析是很有必要的。

  工程中的结构模态分析包括自由模态和工况模态两种类型。自由模态分析是在较少考虑各种边界约束条件下,所得到的结构件固有特性,因而,采用自由模态结构分析得到的结果和结论更有利于后续的对比分析和模型修正。更为重要的一点是自由模态分析可以实现理论计算与试验分析及工况模态分析的对比,验证有限元模型的精度,为有限元模型的进一步修正提供有力的参考,从而在修正的模型之上进一步进行结构优化设计和动态响应分析等。在理论与实践中均发现,结构的低阶模态对结构的振动影响较大,在进行结构模态分析时,常常只需要知道前几阶固有频率和振型,而不必求出全部固有频率和振型,因此在本次计算中只提取了振动筛的前 10 阶模态。

  用 UG 进行自由模态分析时,解算方案类型设为 SE-MODES103,U 型座与支架之间设定为曲面 - 曲面胶合固定连接,在实数特征值抽取数据中选取 Lanczos 法选项,希望的模式数设定为 10 阶。计算结果如表 1 和图 3-6 所示,从表 1 可知,振动筛结构件第 7 阶到第 10 阶的固有频率为 646. 4Hz 到 887. 9Hz,呈逐步上升趋势,振动筛及 U型座前 6 阶固有频率接近 0,自由模态振型为刚性体沿 x、y、z 方向的平动和绕 x、y、z 轴的转动,故不做分析,因此真正意义上的模态应该是从第 7 阶开始的模态。