【導讀】[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)。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篩橫梁、側(cè)板等。主體部件頻繁發(fā)生斷裂事故，嚴重影響振動篩的篩分效果和生產(chǎn)效率。因此采用有限元法對。率，延長振動篩的使用壽命具有重要意義。[關(guān)鍵詞]直線振動篩,有限元，動力學分析,結(jié)構(gòu)優(yōu)化。直線振動篩篩箱模型簡化.......錯誤!篩箱模型連接處理............錯誤!篩箱有限元模型單元的選取.....錯誤!諧響應分析結(jié)果查看與分析.....錯誤!

　　

【正文】 階，相差分別在 16%和 15%左右，從數(shù)值上來看，它高于振動篩設計所要求 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行仔細觀察。振動篩在工作時避開了載荷頻率 ,不會發(fā)生共振 ,符合動態(tài)設計要求。 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，模型的第 8 階主要表現(xiàn)為由整體沿縱向的錯動變?yōu)閭?cè)板的一階振動，尤其是側(cè)板上部中間位置的變形比較大，所以當振動篩啟動過程或者停機過程過共振區(qū)的時候會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強度，在這里可以考慮采用增加加強筋的方法。 諧響應分析概述 諧響應分析定義 陜西理工學院畢業(yè)設計 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是否發(fā)生共振 ,需要進行諧響應分析。簡諧激振力作用下 ,系統(tǒng)會產(chǎn)生周期的振動 ,通過諧響應分析來求解振動系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)受迫振動時在不同頻率下的位移、應力應變等響應值 ,激勵初期的受迫振動不作考慮 ,并且諧響應分析用于線性結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)包含預應力的情況。 Ansys 中進行諧響應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 能設置預應力 ,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 求解器會使計算效率提高 ,如果選用 Frontal 求解器會使 銷大大增加。 Reduced (縮減法 ) Reduced 法用需要定義主自由度 ,開始計算出來的是主自由度處的位移 ,需要執(zhí)行擴展處理把解擴展到完整的 DOF 集 ,才能得到完整的位移和應力解。采用 Reduced 法時不可施加壓力溫度等單元載荷 ,當通過 Frontal 求解時 ,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 法實際上就是對模態(tài)分析的結(jié)果進行相關(guān)計算 ,獲得結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的響應值 ,而且計算結(jié)果以結(jié)構(gòu)的固有頻率進行分布 ,響應曲線圖更加趨于光滑準確 ,分析結(jié)果更加接近現(xiàn)實 ,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 ,分析時可計算預應力 ,但前提是未采用 Power Dynamics 法進行模態(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 命令即可實現(xiàn)。 對于諧響 應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)的體載荷都應是同頻率下的且符合正弦規(guī)律 ,并且諧響應分析不識別非線性特性 ,只考慮是穩(wěn)態(tài)下的強迫振動 ,所以對于瞬態(tài)效應存在一定的局限 ,但可通過時間歷程的載荷函數(shù)彌補這些不足。 諧響應分析結(jié)果查看與分析 諧響應分析的結(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。在通用后處理器中 ,讀入結(jié)果文件時一次只能讀入實部結(jié)果或虛部結(jié)果 ,而實際結(jié)果為二者的結(jié)合。因此 ,需要進行載荷工況組合才能得到篩箱的實際分 析結(jié)果 ,將實部結(jié)果和虛部 ,如圖 、 。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 26 頁 共 29 頁 篩箱應力分布圖（實部） 篩箱應力分布圖（虛部） 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 27 頁 共 29 頁 諧響應分析的結(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，且都是復數(shù)形式，以實部和虛部存儲。 在讀入實部結(jié)果或虛部結(jié)果后，在 Post1 中可以分別列表顯示節(jié)點應力的實部結(jié)果或虛部結(jié)果，但無法直接列表出各節(jié)點應力的幅值大小。如果采用排序列表顯示方式，結(jié)果的實部和虛部雖然其值按大小排序，但仍然很難在眾多節(jié)點結(jié)果中找出應力幅值最大值，且排序列表顯示方式對殼單元厚度不連續(xù)處的結(jié)果 進行了平均處理，比實際結(jié)果要小。 在時間歷程后處理器 Post26 中，可以列表顯示若干指定節(jié)點的應力幅值。 圖 應力分布圖（實部）和圖 應力分布圖（虛部）的藍色部分的應力都在 以下，可知，在實部圖和虛部圖兩圖中都為藍色的部分其實際應力小于＝ ? （實際應力為實部和虛部平方和的開方）。 設 ,22 baA ?? 其中 A 為某節(jié)點應力幅值大小， a和 b 分別為該節(jié)點應力的實部和虛部，如果 ab，則容易得出 aA 2? 。若分別得出應力實部最大值 amax和應力虛部最大值 bmax，且有 amaxbmax，則整個模型的最大應力幅值 Amax滿足條件 m a xm a xm a x 2aAa ?? 。圖 中顯示最大實部應力值為 ，圖 中顯示最大虛部應力值為 ，因此，可以推知最大應力幅值可能達到 ＝ ? ,其實際最大應力應在 于 之間。 通過對實部和虛部的節(jié)點應力幅值排序可知，節(jié)點實部應力 為 ， 虛部應力為，其實際應力為 , 22 MPa???? 為篩箱最大應力。 從諧分析結(jié)果來看，篩箱在工作過程中主要存在兩個應力集中區(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。最大應力發(fā)生在 激 振器安裝座前部與側(cè)板的連接處，其值為 24MPa。從動應力的大小及分布來看，該篩動態(tài)響應特性符合 任務書及國家要求 (目前國家標準對振動篩動力響應的要求 為小于 24MPa）中 對振動篩 最大 動應 力的要求 本章小結(jié) 本章利用有限元分析軟 件 對直線振動篩篩箱進行了動力學分析 ,通過模態(tài)分析計算了振動篩篩箱的前 15 階固有頻率和所對應的振型。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)在工作中不會發(fā)生共振。通過諧響應分析 ,得到了篩箱在簡諧激勵作用下的響應值 ,分析工作頻率下的位移分布云圖和等效動應力分布云圖可知 , 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)應力集中現(xiàn)象 ,最大應力值達到 ,小于許用動應力 24Mpa，滿足要求。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 28 頁 共 29 頁 致謝 衷心的感謝我的 導師老師 ,在課題的研究以及論文撰寫過程中 ,老師淵博的專業(yè)理論知識和富有創(chuàng)見的科研精神給了我巨大的幫助。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風、平易近人的高尚品德、誨人不倦的教師風范都深深的影響著我 ,在此畢業(yè)之際 ,謹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！ 感謝我的同學們在課題研究過程中提出的寶貴意見和耐心的指導 ,我們一起探討努力 ,共同進步。 感謝我的父母親 ,是他們給予了我最無私的愛 ,給予我不斷前進的力量。 最后 ,感謝審閱和評審此文的各位老師 ! 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 29 頁 共 29 頁 參考文獻 [1] 宋書中 ,周祖德 ,胡業(yè)發(fā) .振動篩分機械發(fā)展概述及新型振動篩研究初探 [J].礦山機械 .20xx,4 (34)：7375. [2] 郭年琴，匡永江 . 振動篩國內(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 .大型直線振動篩動態(tài)仿真的研究 .計算力學學報 .20xx,18(1)： 9498. [4] 尹建宏 .直線振動篩橫梁產(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篩的應力分析 .20xx,11 (40)： 13631366. [6] 聞邦椿，劉樹英，何京力著 .振動機械的理論與動態(tài)設計方法 [M]，北京：機械工業(yè)出版社 .20xx； 5590 . [7] 屈維德 .唐恒齡主編著 .機械振動手冊 [M].北京：機械工業(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 [M].北京：北京航空航天大學出版社 .1990： 90121. [10] 李文英 .大型振動篩動力學分析及動態(tài)設計 .博士學位論文 .太原理工大學 .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 .振動篩可靠性問題及對策 [J]. 煤礦機械， 20xx 年 10月，第 10 期， 3237. [13] 嚴峰主編，嚴峰，劉煥勝編著 .篩分機械 [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]毛會慶 .基于有限元法大型直線振動篩動態(tài)特性分析 [D].青島 :青島科技大學 , 20xx.