【導(dǎo)讀】[摘要]振動(dòng)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)。篩的結(jié)構(gòu)和材料直接影響其使用性能和壽命。在激振力作用下大型直線振動(dòng)篩橫梁、側(cè)板等。主體部件頻繁發(fā)生斷裂事故，嚴(yán)重影響振動(dòng)篩的篩分效果和生產(chǎn)效率。因此采用有限元法對。率，延長振動(dòng)篩的使用壽命具有重要意義。[關(guān)鍵詞]直線振動(dòng)篩,有限元，動(dòng)力學(xué)分析,結(jié)構(gòu)優(yōu)化。直線振動(dòng)篩篩箱模型簡化.......錯(cuò)誤!篩箱模型連接處理............錯(cuò)誤!篩箱有限元模型單元的選取.....錯(cuò)誤!諧響應(yīng)分析結(jié)果查看與分析.....錯(cuò)誤!

　　

【正文】 階，相差分別在 16%和 15%左右，從數(shù)值上來看，它高于振動(dòng)篩設(shè)計(jì)所要求 的固有頻率要避開工作頻率 10%以上。但是由于它們還是比較靠近工作頻率所以有必要對這兩階的振型進(jìn)行仔細(xì)觀察。振動(dòng)篩在工作時(shí)避開了載荷頻率 ,不會(huì)發(fā)生共振 ,符合動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)要求。 模型的第 7 階的振型主要表現(xiàn)為篩體的整體扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，模型的第 8 階主要表現(xiàn)為由整體沿縱向的錯(cuò)動(dòng)變?yōu)閭?cè)板的一階振動(dòng)，尤其是側(cè)板上部中間位置的變形比較大，所以當(dāng)振動(dòng)篩啟動(dòng)過程或者停機(jī)過程過共振區(qū)的時(shí)候會(huì)對篩體造成一定的損傷，特別是在側(cè)板的中上部位置處，所以有必要對其將強(qiáng)強(qiáng)度，在這里可以考慮采用增加加強(qiáng)筋的方法。 諧響應(yīng)分析概述 諧響應(yīng)分析定義 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 共 29 頁 為了檢測結(jié)構(gòu)在承受各種不同頻率的體載荷時(shí)是否發(fā)生共振 ,需要進(jìn)行諧響應(yīng)分析。簡諧激振力作用下 ,系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生周期的振動(dòng) ,通過諧響應(yīng)分析來求解振動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)受迫振動(dòng)時(shí)在不同頻率下的位移、應(yīng)力應(yīng)變等響應(yīng)值 ,激勵(lì)初期的受迫振動(dòng)不作考慮 ,并且諧響應(yīng)分析用于線性結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)包含預(yù)應(yīng)力的情況。 Ansys 中進(jìn)行諧響應(yīng)分析時(shí)可通過三種方法求解 : Full (完全法 ) Full 法運(yùn)用完整的系統(tǒng)矩陣計(jì)算 ,而且可以施加單元載荷、節(jié)點(diǎn)力、外加位移等各類載荷 ,而且允許采用實(shí)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。在 Full 法中選用 JCG 求解器或 ICCG 求解器會(huì)使計(jì)算效率提高 ,如果選用 Frontal 求解器會(huì)使 銷大大增加。 Reduced (縮減法 ) Reduced 法用需要定義主自由度 ,開始計(jì)算出來的是主自由度處的位移 ,需要執(zhí)行擴(kuò)展處理把解擴(kuò)展到完整的 DOF 集 ,才能得到完整的位移和應(yīng)力解。采用 Reduced 法時(shí)不可施加壓力溫度等單元載荷 ,當(dāng)通過 Frontal 求解時(shí) ,較之 Full 法 ,Reduced 法將顯現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。 Mode Superposition (模態(tài)疊加法 ) Mode Superposition 法實(shí)際上就是對模態(tài)分析的結(jié)果進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 ,獲得結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的響應(yīng)值 ,而且計(jì)算結(jié)果以結(jié)構(gòu)的固有頻率進(jìn)行分布 ,響應(yīng)曲線圖更加趨于光滑準(zhǔn)確 ,分析結(jié)果更加接近現(xiàn)實(shí) ,完全可以作為分析參考依據(jù)。與 Full法和 Reduced法相比 , Mode Superposition法具有很大的優(yōu)越性 ,分析時(shí)可計(jì)算預(yù)應(yīng)力 ,但前提是未采用 Power Dynamics 法進(jìn)行模態(tài)分析 ,但不可以加載非零的位移 ,對于模態(tài)分析的載荷已然可以使用 ,借助 LVSCALE 命令即可實(shí)現(xiàn)。 對于諧響 應(yīng)分析的不同求解方法也都存在著一些共有的不足 ,施加在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的體載荷都應(yīng)是同頻率下的且符合正弦規(guī)律 ,并且諧響應(yīng)分析不識(shí)別非線性特性 ,只考慮是穩(wěn)態(tài)下的強(qiáng)迫振動(dòng) ,所以對于瞬態(tài)效應(yīng)存在一定的局限 ,但可通過時(shí)間歷程的載荷函數(shù)彌補(bǔ)這些不足。 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(shí)部計(jì)算結(jié)果和虛部計(jì)算結(jié)果分別存儲(chǔ)在Ansys 的結(jié)果文件中。在通用后處理器中 ,讀入結(jié)果文件時(shí)一次只能讀入實(shí)部結(jié)果或虛部結(jié)果 ,而實(shí)際結(jié)果為二者的結(jié)合。因此 ,需要進(jìn)行載荷工況組合才能得到篩箱的實(shí)際分 析結(jié)果 ,將實(shí)部結(jié)果和虛部 ,如圖 、 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 29 頁 篩箱應(yīng)力分布圖（實(shí)部） 篩箱應(yīng)力分布圖（虛部） 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(shí)部和虛部存儲(chǔ)。 在讀入實(shí)部結(jié)果或虛部結(jié)果后，在 Post1 中可以分別列表顯示節(jié)點(diǎn)應(yīng)力的實(shí)部結(jié)果或虛部結(jié)果，但無法直接列表出各節(jié)點(diǎn)應(yīng)力的幅值大小。如果采用排序列表顯示方式，結(jié)果的實(shí)部和虛部雖然其值按大小排序，但仍然很難在眾多節(jié)點(diǎn)結(jié)果中找出應(yīng)力幅值最大值，且排序列表顯示方式對殼單元厚度不連續(xù)處的結(jié)果 進(jìn)行了平均處理，比實(shí)際結(jié)果要小。 在時(shí)間歷程后處理器 Post26 中，可以列表顯示若干指定節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力幅值。 圖 應(yīng)力分布圖（實(shí)部）和圖 應(yīng)力分布圖（虛部）的藍(lán)色部分的應(yīng)力都在 以下，可知，在實(shí)部圖和虛部圖兩圖中都為藍(lán)色的部分其實(shí)際應(yīng)力小于＝ ? （實(shí)際應(yīng)力為實(shí)部和虛部平方和的開方）。 設(shè) ,22 baA ?? 其中 A 為某節(jié)點(diǎn)應(yīng)力幅值大小， a和 b 分別為該節(jié)點(diǎn)應(yīng)力的實(shí)部和虛部，如果 ab，則容易得出 aA 2? 。若分別得出應(yīng)力實(shí)部最大值 amax和應(yīng)力虛部最大值 bmax，且有 amaxbmax，則整個(gè)模型的最大應(yīng)力幅值 Amax滿足條件 m a xm a xm a x 2aAa ?? 。圖 中顯示最大實(shí)部應(yīng)力值為 ，圖 中顯示最大虛部應(yīng)力值為 ，因此，可以推知最大應(yīng)力幅值可能達(dá)到 ＝ ? ,其實(shí)際最大應(yīng)力應(yīng)在 于 之間。 通過對實(shí)部和虛部的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力幅值排序可知，節(jié)點(diǎn)實(shí)部應(yīng)力 為 ， 虛部應(yīng)力為，其實(shí)際應(yīng)力為 , 22 MPa???? 為篩箱最大應(yīng)力。 從諧分析結(jié)果來看，篩箱在工作過程中主要存在兩個(gè)應(yīng)力集中區(qū)，即外加強(qiáng)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。最大應(yīng)力發(fā)生在 激 振器安裝座前部與側(cè)板的連接處，其值為 24MPa。從動(dòng)應(yīng)力的大小及分布來看，該篩動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性符合 任務(wù)書及國家要求 (目前國家標(biāo)準(zhǔn)對振動(dòng)篩動(dòng)力響應(yīng)的要求 為小于 24MPa）中 對振動(dòng)篩 最大 動(dòng)應(yīng) 力的要求 本章小結(jié) 本章利用有限元分析軟 件 對直線振動(dòng)篩篩箱進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析 ,通過模態(tài)分析計(jì)算了振動(dòng)篩篩箱的前 15 階固有頻率和所對應(yīng)的振型。結(jié)果顯示 ,與工作頻率 15Hz 臨近的第 7 階、第 8 階固有頻率與工作頻率的差值明顯大于 10%,說明結(jié)構(gòu)在工作中不會(huì)發(fā)生共振。通過諧響應(yīng)分析 ,得到了篩箱在簡諧激勵(lì)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(dòng)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(dá)到 ,小于許用動(dòng)應(yīng)力 24Mpa，滿足要求。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 29 頁 致謝 衷心的感謝我的 導(dǎo)師老師 ,在課題的研究以及論文撰寫過程中 ,老師淵博的專業(yè)理論知識(shí)和富有創(chuàng)見的科研精神給了我巨大的幫助。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、平易近人的高尚品德、誨人不倦的教師風(fēng)范都深深的影響著我 ,在此畢業(yè)之際 ,謹(jǐn)向恩師表示最衷心的感謝 ,祝愿任老師工作順利、身體健康、萬事如意！ 感謝我的同學(xué)們在課題研究過程中提出的寶貴意見和耐心的指導(dǎo) ,我們一起探討努力 ,共同進(jìn)步。 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(jìn)的力量。 最后 ,感謝審閱和評審此文的各位老師 ! 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 共 29 頁 參考文獻(xiàn) [1] 宋書中 ,周祖德 ,胡業(yè)發(fā) .振動(dòng)篩分機(jī)械發(fā)展概述及新型振動(dòng)篩研究初探 [J].礦山機(jī)械 .20xx,4 (34)：7375. [2] 郭年琴，匡永江 . 振動(dòng)篩國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展 [M].技術(shù)與裝備 .20xx,5： 2627. [3] 王永巖 .邰英樓 .大型直線振動(dòng)篩動(dòng)態(tài)仿真的研究 .計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào) .20xx,18(1)： 9498. [4] 尹建宏 .直線振動(dòng)篩橫梁產(chǎn)生裂紋的原因分析 .選煤技術(shù) .20xx， 20(6)： 2225. [5] 尹忠俊，劉建平，趙專東 .交 變載荷作用下大型振動(dòng)篩的應(yīng)力分析 .20xx,11 (40)： 13631366. [6] 聞邦椿，劉樹英，何京力著 .振動(dòng)機(jī)械的理論與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法 [M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .20xx； 5590 . [7] 屈維德 .唐恒齡主編著 .機(jī)械振動(dòng)手冊 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 . 20xx： 133200. [8] 杜平安，甘娥中，于亞婷編著 .有限元法 原理、建模及應(yīng)用 [M].北京：國防工業(yè)出版社 .20xx： 100130. [9] 饒壽期編 .有限元法和邊界元法基礎(chǔ) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社 .1990： 90121. [10] 李文英 .大型振動(dòng)篩動(dòng)力學(xué)分析及動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) .博士學(xué)位論文 .太原理工大學(xué) .20xx. [11] Vorster, w.， Hinde, A. Schaefer, F... Increased screening efficiency using a Kroosher unit coupled with a Sweco screen. Minerals Engineering. South ： 107110. [12] 秦梁 .振動(dòng)篩可靠性問題及對策 [J]. 煤礦機(jī)械， 20xx 年 10月，第 10 期， 3237. [13] 嚴(yán)峰主編，嚴(yán)峰，劉煥勝編著 .篩分機(jī)械 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社 .1995： 2344. [14] and J. Schoukens. Design of Excitation Signals for the Restoring Force Surface Method. Mechanical Systems and Signal Processing, 1995, 9, 139158. [15] Wodzinski, P. Tendencies in screen design, Powder Handlingamp。 ： 357361. [16] Dynamic analysis and simulation of fouraxis forced synchronizing banana vibrating screen of variable linear. trajectory Evgenii B. Rudnyi and Jan G. Korvink IMTEK, Institute of Microsystem Technology Freiburg : [17] Wodzinski, P. Tendencies in screen design, Powder Handlingamp。 ： 357361. [18]毛會(huì)慶 .基于有限元法大型直線振動(dòng)篩動(dòng)態(tài)特性分析 [D].青島 :青島科技大學(xué) , 20xx.