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文檔簡介
1、本論文以實驗室承擔(dān)的工程項目為背景,采用理論分析、模擬仿真相結(jié)合方法,以振動功率流大小為指標(biāo),研究了板構(gòu)件在不同邊界條件下、簡支彈性梁構(gòu)件的振動特性,具有一定的理論意義和重要實用價值。
板梁結(jié)構(gòu)大量運用于機械工程結(jié)構(gòu)中,本文分析了其振動響應(yīng)特性,找出在定激勵作用下的最小振動響應(yīng),進(jìn)行了較深入的理論研究,并具有明確的應(yīng)用對象(內(nèi)燃叉車)。
對板梁結(jié)構(gòu)各個結(jié)構(gòu)參數(shù)影響板梁結(jié)構(gòu)的振動特性進(jìn)行了分析,編制了數(shù)值優(yōu)化程
2、序,以功率流峰值最大值最小的優(yōu)化策略對三種不同的邊界條件的板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了激勵點位置尋優(yōu);對比三種不同邊界板結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化結(jié)果,得到三邊固定一邊自由板結(jié)構(gòu)振動功率流峰值最小,兩邊固定兩邊自由板模型功率流峰值最大的結(jié)論。為工程上的設(shè)計提供理論參考指導(dǎo)。本文的研究工作包括以下內(nèi)容:
首先研究振動功率流的基本原理、基本概念、計算方法,然后基于振動理論,研究定激勵作用下板的振動的分析方法,利用結(jié)構(gòu)動力學(xué)、機械導(dǎo)納的有關(guān)理論和處理方法,
3、從功率流的基本概念和基本原理出發(fā)推導(dǎo)出了在定激勵作用下兩邊固定兩邊自由板、四邊固定板、三邊固定一邊自由板功率流表達(dá)式,并對在激勵點位置、板長、板寬、板厚等參數(shù)變化時進(jìn)行了數(shù)值計算,以上理論研究為叉車類車架結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)分析提供了一種方法,為這類結(jié)構(gòu)的動特性改進(jìn)與設(shè)計提供了理論依據(jù)。得到具有工程意義的一般性結(jié)論:
(1)這三種邊界條件的板厚度的增加,板的功率流峰值是一致減小的。所以在工程設(shè)計時,只要工程設(shè)計允許時就可以盡可能
4、加大厚度;(2)這三種邊界條件的板損耗因子增大時,功率流峰值減小,在工程設(shè)計時,若要減小振動功率峰值,要選大的損耗因子;(3)這三種邊界條件的板長值由小變大時,功率流峰值一致變小,在工程設(shè)計時,盡可能選擇大的板長值;(4)這三種邊界條件的板寬取小值時,功率流峰值小,在工程設(shè)計時,選擇小的板寬度值是有利的。小寬度板的模態(tài)有一些沒有被激勵起來,所以振動能量很小。在工程設(shè)計時,若能讓大多數(shù)模態(tài)不被激發(fā)就是振動能量最小的,可實際工程大量運用薄壁
5、結(jié)構(gòu)件,我們要合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計,來避免模態(tài)的激發(fā);(5)對于四邊固定板、兩邊固定兩邊自由板,其邊界對稱,激勵點在中心時的振動功率流峰值大于激勵點不在中心時的情況。盡管在中心時被激發(fā)的模態(tài)數(shù)少,但此時模態(tài)一旦被激發(fā),峰值能量就較大,激勵點不在中心時,盡管激勵出了較多的模態(tài),可此時的模態(tài)峰值較小。在工程設(shè)計時,若是激勵點在板中心時,一定要考察出此時是否激勵出模態(tài)。對于兩邊固定兩邊自由板、三邊固定一邊自由板,不僅是激勵點要避開中心點激勵,還要避
6、開自由邊上的激勵;(6)這三種邊界條件的板,在工程設(shè)計時,都需要考慮激勵點避開板的中心,在寬度方向上激勵點位置不同,峰值出現(xiàn)大小交替,所以,工程設(shè)計時,必須通過仔細(xì)計算才能找到使得峰值最小位置點;(7)當(dāng)激勵點位置相同時,三種邊界條件板各有優(yōu)劣,取決于點的具體位置,工程設(shè)計時,要具體計算來確定用何種邊界條件。
針對具有工程意義的簡支彈性梁結(jié)構(gòu),進(jìn)行了理論分析,得出了具有工程意義的結(jié)果:(1)梁越長振動功率流峰值越小;(2)
7、壁厚值需要適當(dāng)選擇;(3)梁損耗因子增大,功率流峰值一致減小,在工程設(shè)計時若主要考慮減小功率峰值,就可取較大值的損耗因子,但損耗因子增大,會使得阻尼材料的重量增加;(4)梁截面積不變,而截面高增加,功率流峰值在減小,所以在工程設(shè)計時,當(dāng)梁截面積為定值時,盡量加大截面高度減小截面寬度;(5)激勵點從中間向兩端移動變化時候,功率流的峰值變小,激勵點盡量選擇在離兩端近一些。(6)得到設(shè)計簡支-彈性支承梁系統(tǒng)的順序是,首先根據(jù)結(jié)構(gòu)需要和強度要求
8、設(shè)計梁的基本參數(shù),根據(jù)系統(tǒng)支承的穩(wěn)定性及減振的需要來設(shè)計彈性支承的剛度范圍,利用頻率方程數(shù)值方法確定固有頻率,然后根據(jù)本文總結(jié)的規(guī)律計算最終確定其剛度、梁的長、寬、高、壁厚。
最后運用大型商業(yè)軟件ANSYS對板模型、梁模型進(jìn)行了模擬分析,得到了與理論分析相一致的結(jié)論,這也印證了理論分析的正確性。
我們知道,內(nèi)燃叉車的主體結(jié)構(gòu)是鋼板焊接而成的車架,動力裝置支承在車架上,內(nèi)燃叉車的振動始終困擾著生產(chǎn)企業(yè),制約著內(nèi)
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