【正文】 ue運算是針對圖形中的公共部分進行的 ,面與面的 Glue運算是通過面的公共邊進行的。 模態(tài)分析概述 模態(tài)分析定義 模態(tài)分析是動態(tài)分析的前提條件 ,用于確定結(jié)構(gòu)的固有頻率、振型、振型參與系數(shù)等 ,是一種確定結(jié)構(gòu)振動特性的技術(shù) ,模態(tài)分析的結(jié)果用于進行諧波響應(yīng)分析、瞬時動態(tài)分析和譜分析 。同時還要設(shè)定所求解模型的階數(shù)，也就是求出振動篩前多少階的固有頻率； ，這一過程主要是把求解出的振動篩陣型寫入到結(jié)果文件中去，為后處理中的觀察模型做準(zhǔn)備； 。 諧響應(yīng)分析結(jié)果查看與分析 諧響應(yīng)分析的結(jié)果是以虛數(shù)形式表示的 ,其實部計算結(jié)果和虛部計算結(jié)果分別存儲在Ansys 的結(jié)果文件中。通過諧響應(yīng)分析 ,得到了篩箱在簡諧激勵作用下的響應(yīng)值 ,分析工作頻率下的位移分布云圖和等效動應(yīng)力分布云圖可知 , 彈簧支撐梁與側(cè)板連接處和后擋板橫梁中間部位出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象 ,最大應(yīng)力值達到 ,小于許用動應(yīng)力 24Mpa，滿足要求。 從諧分析結(jié)果來看，篩箱在工作過程中主要存在兩個應(yīng)力集中區(qū)，即外加強板與安裝座的前部上沿和激振器安裝座與側(cè)板的連接部位。采用 Reduced 法時不可施加壓力溫度等單元載荷 ,當(dāng)通過 Frontal 求解時 ,較之 Full 法 ,Reduced 法將顯現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。振動篩工作時的振動頻率也是有限的 ,在振動系統(tǒng)的工作過程中 ,高階的固有頻率和振型會因阻尼而迅速衰減 ,較低階的固有頻率和振型起著主導(dǎo)作用。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 29 頁 圖 振動篩篩箱有限元模型 本章小結(jié) 本章介紹了有限元思想的理論以及結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題的計算方法。篩箱的各橫梁以及彈簧支撐梁與側(cè)板之間主要通過鉚釘與法蘭盤連接 ,在進行動力學(xué)分析時為了確保模型的準(zhǔn)確性 ,必須保證模型的各個部件是連接在一起的。由于實體模型比較復(fù)雜 ,在進行有限元分析時 ,不可能完全用實體模型進行分析 ,應(yīng)在保證結(jié)果不會產(chǎn)生太大誤差的前提下 ,忽略工藝結(jié)構(gòu)和一些不重要的細節(jié)特征 ,將實體模型簡化 ,這樣可以在很大程度上減少軟件計算工作量 ,提高計算速度。網(wǎng)格太細 ,雖然精確度高 ,但也會增加計算量 ,所以對模型分析應(yīng)該選用合適的網(wǎng)格。 單元應(yīng)力、應(yīng)變計算 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 29 頁 根據(jù)節(jié)點位移 ,利用結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)方程進一步求解應(yīng)力、應(yīng)變 ,用圖形或數(shù)表的方式輸出最后 結(jié)果。對于振動機械 ,動力學(xué)分析更是具有十分重要的意義。圓振動篩的篩面傾角一般比較大 ,這是由于圓振動篩的拋射角比較大 ,但物料沿篩面的移動速度較慢 ,將篩面傾角選大些可增大物料的移動速度 ,提高生產(chǎn)率。因此，篩箱的結(jié)構(gòu)強度，直接決定振動篩的使用壽命。特別是慣性直線振動篩已被應(yīng)用于工程中。技術(shù)人員不斷強化篩分機械的技術(shù)參數(shù) ,增強篩機振動強度 ,提高單位面積承載能力和生產(chǎn)能力 ,以使篩機陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 29 頁 的設(shè)計與生產(chǎn)達到一定的標(biāo)準(zhǔn)并形成系列 ,減少成本 ,增加企業(yè)效益 ,設(shè)計過程中兼顧降低生產(chǎn)噪聲 ,提高環(huán)境質(zhì)量 ,以開發(fā)出更高效的篩分設(shè)備。而且采煤行業(yè) 機械化程度逐漸提高所帶來的直接影響就是對振動篩機的容量要求的增大，因此，大型直線振動篩的研究、設(shè)計、制造就成為我們目前所要面對的一個十分重要的問題。 篩箱模型材料屬性 設(shè)置 ......... 錯誤 !未定義書簽。 直線振動篩篩箱模型簡化 ....... 錯誤 !未定義書簽。所以在實際生產(chǎn)過程中，振動篩通常是因為疲勞強度不夠、可靠性差等問題，經(jīng)常出現(xiàn)激振器大梁和底梁的斷裂，側(cè)板開裂等事故。 1986 年 ,由于當(dāng)時日本神戶制鋼所振動篩制造技術(shù)較為先進 ,其中以 HLW 型振動篩為代表 ,我國組織學(xué)習(xí)并引進了該項技術(shù)。 （ 5）采用波浪式篩面，主要是為了防止篩孔在篩分難篩物料和水分大的物料時的 堵塞，國外一些選煤廠采用此類篩子洗選煤。 圖 直線振動篩結(jié)構(gòu)圖 在振動篩的各種零部件當(dāng)中，篩箱是最重要的部件之一。由于直線振動蹄篩面是水平的 ,所以篩孔很容易被物料顆粒堵塞 ,為防止蹄孔堵塞 ,應(yīng)使蹄面運動的速度大于某個臨界值 ,但又不能超過一定的范圍。 （ 1）流量法 Q=3600Bhvy 式中： B— 篩面寬度； h— 篩面上的物料層厚度； v— 物料運行平均速度； y— 物料松散密度； （ 2）平均法 Q=Fq 式中： F— 篩面的有效面積； q— 振動篩單位面積的處理量。 分析單元特性 根據(jù)單元的位移模式利用變分原理求解出單元的剛度矩陣和單元應(yīng)力矩陣。 (2) 網(wǎng)格劃分 網(wǎng)格劃分主要有 :自由網(wǎng)格劃分、映射網(wǎng)格、延伸網(wǎng)格劃分、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分。 Ansys 在動力學(xué)分析上表現(xiàn)突出 ,可以勝任模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析 ,其分析結(jié)果與實際誤差不大 ,具有理論參考價值。 簡化后的模型如圖 。 表 材料屬性設(shè)置 材料 彈性模量（ pa） 泊松比 密度 (kg/m2) 20g 7850 Q235 7850 Q345 7850 篩箱的邊界約束 本文中篩箱的軸向與橫向彈簧通過公共節(jié)點連接在一起 ,作 為彈簧支撐管梁的中心主節(jié)點 ,另一端采用全約束。 Damped (阻尼法 ):用于阻尼不可忽略的問題。 Ansys 中進行諧響應(yīng)分析時可通過三種方法求解 : Full (完全法 ) Full 法運用完整的系統(tǒng)矩陣計算 ,而且可以施加單元載荷、節(jié)點力、外加位移等各類載荷 ,而且允許采用實體模型上所加的載荷 ,但不 能設(shè)置預(yù)應(yīng)力 ,Full 法不必選擇主自由度和振型 ,非常方便使用。若分別得出應(yīng)力實部最大值 amax和應(yīng)力虛部最大值 bmax，且有 amaxbmax，則整個模型的最大應(yīng)力幅值 Amax滿足條件 m a xm a xm a x 2aAa ?? 。 感謝我的父母親 ,是他們給予了我最無私的愛 ,給予我不斷前進的力量。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 26 頁 共 29 頁 篩箱應(yīng)力分布圖（實部） 篩箱應(yīng)力分布圖（虛部） 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 27 頁 共 29 頁 諧響應(yīng)分析的結(jié)果被保存到分析結(jié)果文件中，所有的數(shù)據(jù)都按簡諧規(guī)律變化，且都是復(fù)數(shù)形式，以實部和虛部存儲。 表 頻率對比 I fi 差值 百分比 7 % 8 % 9 % 10 % 通過對振動篩進行模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)最接近工作頻率的階數(shù)為第 7 階和第 8 階，相差分別在 16%和 15%左右，從數(shù)值上來看，它高于振動篩設(shè)計所要求 的固有頻率要避開工作頻率 10%以上。模態(tài)分析認為結(jié)構(gòu)是線性的 ,即使進行了非線性的定義也會被忽略。但是 ,由于梁單元在有限元模型中被抽象成一條直線 ,橫梁與側(cè)板的接觸面也被簡化為一個點 ,這樣會導(dǎo)致接觸部位的應(yīng)力值急劇增大 ,計算結(jié)果不準(zhǔn)確。由于本文涉及模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析 ,因此本文采用整體模型進行分析。 (6) 求解 求解就是 Ansys 通過有限元計算方法 ,按照設(shè)計人員的求解要求 ,通過方程計算出各項數(shù)據(jù)。 (2) 求解計算模塊對設(shè)定初始條件的部件進行所需要的分析 ,如 :結(jié)構(gòu)分析、流體分析、電磁場分析、聲場與壓電等分析外 ,還可以解決非線性結(jié)構(gòu)動力和屈曲分析。 有限元法是建立在變分原理的基礎(chǔ)之上 ,變分原理又包括最小勢能原理 (采用最小勢能原理時 ,未知量選取單元位移 ,稱為位移法 )、最小余能原理 (需要假設(shè)應(yīng)力場形式 ,稱為應(yīng)力法 )、混合變分原理 (要假設(shè)位移和應(yīng)力 ,稱為混合法 )。振動篩篩箱運動的速度和加速度的大小與振幅和頻率有直接關(guān)系。拋擲指數(shù)Kv 的選取受被篩分物料的性質(zhì)的影響 ,對于難篩分物料 ,可以采用高速拋擲 ,直線振動篩 — 般取 ~。 根據(jù)動力學(xué)分析結(jié)果 ,找出篩箱的薄弱環(huán)節(jié) ,檢査振動篩是否存在位移過大或應(yīng)力集中的部位 ,并結(jié)合大多數(shù)直線振動篩普遍存在的質(zhì)心選擇不當(dāng)?shù)膯栴} ,采用計算機輔助橫梁直線可行域法調(diào)整篩箱質(zhì)心 ,對篩箱結(jié)構(gòu)作出改進 ,從整體上優(yōu)化篩箱結(jié)構(gòu)。為了加大激振力，西德公司將四個激振器并聯(lián)安裝于激振器大梁上，篩體采用耐疲勞、耐腐蝕能力強的材料制成。自建國的 50 多年來 ,我國篩分設(shè)備主要經(jīng)歷了以下四個發(fā)展歷程 設(shè)備進口階段 解放以前 ,大部分的選煤和礦山工程都是 通過人力完成 ,僅有的少數(shù)固定篩和搖動篩都是進口而來 ,而且只有在很少的一些企業(yè)才能使用。 諧響應(yīng)分析定義 .............. 錯誤 !未定義書簽。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 直線振動篩的動態(tài)特性分析 （陜西理工學(xué)院機械學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化班，陜西 漢中 723003） 指導(dǎo)教師： [摘要 ]振動篩廣泛用于礦山、煤炭、冶煉、建材、耐火材料、輕工、化工等行業(yè)。 諧響應(yīng)分析概述 ................... 錯誤 !未定義書簽。 振動篩國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 我國篩分機械剛剛起步的時候 ,工業(yè)底子較差 ,篩分機械的生產(chǎn)和研發(fā)水平都落后于其他國家。由于大型振動篩自身重量很大，再加上處理物料的重量，所以需要很大的激振力，才能帶動篩子振動。然后對篩箱進行諧響應(yīng)分析 ,求解篩箱在工作頻率下的動態(tài)響應(yīng) ,得到篩箱的位移分布云圖和等效動應(yīng)力分布云圖。 振動強度 K 與拋擲指數(shù) Kv的確定 振動篩的強度值 K 一般在 8 以內(nèi) ,許用值 (K) =4~6,代表了振動篩的強度值。直線振動篩的振 幅A — 般都在 4~6mm,圓振動篩的振幅 A — 般在 3~4mm。由于有限元法能夠求解出彈性力學(xué)數(shù)值解以及相應(yīng)的應(yīng)力分布與變形 ,所以廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)部件的強度設(shè)計問題。這個模塊實質(zhì)是給分析部件設(shè)定初始條件。根據(jù)物理環(huán)境的不同 ,載荷又可以分為以下六種 :對模型自由度的約束、集中力、體載荷、面載荷、慣性載 荷、稱合場載荷。使用平面對稱模型會造成對稱模態(tài)的丟失和結(jié)果的不準(zhǔn)確。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 29 頁 篩箱有限元模型單元的選取 振動篩可以看作是空間板梁組合結(jié)構(gòu) ,許多振動篩在研究中大都采用殼單元和梁單元進行網(wǎng)格 劃分 ,這樣可以減少單元和節(jié)點的數(shù)目 ,在分析時縮短計算時間。為了避免發(fā)生共振 ,就要知道振動體統(tǒng)的固有頻率 ,以使載荷頻率避開其固有頻率 ,模態(tài)分析就是用于求解結(jié)構(gòu)的固有特性。 模態(tài)計算結(jié)果查看與