【正文】 ： 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。 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。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。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。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，24MPa。通過對實部和虛部的節(jié)點應(yīng)力幅值排序可知， ，其實際應(yīng)力為為篩箱最大應(yīng)力。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A(chǔ)max滿足條件。（實部）（虛部），可知，在實部圖和虛部圖兩圖中都為藍色的部分其實際應(yīng)力小于（實際應(yīng)力為實部和虛部平方和的開方）。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(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)果進行了平均處理，比實際結(jié)果要小。 篩箱應(yīng)力分布圖（實部） 篩箱應(yīng)力分布圖（虛部）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，且都是復數(shù)形式，以實部和虛部存儲。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。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(yīng)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。 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(yīng)值,而且計算結(jié)果以結(jié)構(gòu)的固有頻率進行分布,響應(yīng)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)。 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(yīng)力解。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)置預應(yīng)力,Full法不必選擇主自由度和振型,非常方便使用。 諧響應(yīng)分析概述 諧響應(yīng)分析定義為了檢測結(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(yīng)分析。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(shè)計要求。 頻率對比Ifi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。這是模態(tài)分析的最后一步，此部分主要察看振動篩模型的固有頻率和振型，并以動畫的形式觀察振型。在 ANSYS 軟件中對結(jié)構(gòu)機型模態(tài)分析需要四個步驟，在本節(jié)有限元模型的建立一節(jié)中所建立的有限元模型可以作為振動篩模態(tài)分析的分析對象；，在模態(tài)分析中不考慮結(jié)構(gòu)的外載，只需要對其進行位移約束。本文在對振動蹄篩箱進行模態(tài)分析時,通過分塊蘭索斯法提取了篩箱的前15階固有頻率進行分析,使計算速度加快并得到對篩箱影響大的固有頻率。本文振動篩的有限元模型中由于節(jié)點數(shù)龐大,因此系統(tǒng)的自由度也將很大,不可能求解出全部的固有頻率和振型。 Damped (阻尼法):用于阻尼不可忽略的問題。 Reduced/householder (縮減法):由于使用了縮減矩陣計算,比子空間法要快。 Subspace (子空間法):采用子空間法提取模態(tài)時可以在求解控制選項中設(shè)置子空間的迭代,但是計算速度較慢。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。對于振動系統(tǒng),最應(yīng)注意的問題就是結(jié)構(gòu)是否發(fā)生共振,當載荷頻率與固有頻率相同時就會出現(xiàn)這種想象,并且導致結(jié)構(gòu)屈服。同時,由于振動篩在某一頻率下工作,需要進行動力學特性分析(包括篩箱固有頻率和振型)來判斷篩箱是否發(fā)生共振,這也是動力學分析的基礎(chǔ)。按照簡化原則對篩箱實體模型進行了簡化,確定了單元類型、材料屬性以及邊界條件等問題,建立了篩箱的有限元模型。該模型共有235269個實體單元、8個彈簧單元、8個質(zhì)量單元。 材料屬性設(shè)置材料彈性模量（pa）泊松比密度(kg/m2)20g7850Q2357850Q3457850 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。本文所研究的篩框模型中,大部分部件所用的材料為20g,加強筋所用的材料為Q235,彈簧支撐管梁的法蘭盤與筋板采用Q345。根據(jù)直線振動篩各部件的特點,本文選用實體單元SOLID18彈簧單元C0MBIN1點質(zhì)量單元MASS21對模型進行網(wǎng)格劃分。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,這樣會導致接觸部位的應(yīng)力值急劇增大,計算結(jié)果不準確。體與體的Glue運算是通過體的公共面進行的,本文對篩箱模型構(gòu)件通過Glue運算連接。為了實現(xiàn)模型各部件之間的連接,可以通過布爾運算操作獲得公共區(qū)域。在有限元模型中各部分的連接是通過公共區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的,劃分網(wǎng)格時這些公共區(qū)域的節(jié)點就自動重合在一起,形成公共節(jié)點。本文采用后者,在UG中建立振動篩的實體模型后導入Ansys。(2) 忽略篩箱的定位孔和工藝孔,這些小孔在劃分網(wǎng)格時會大量增加網(wǎng)格數(shù)量,將這些小孔略去不計并不會對篩箱的剛度和強度造成大的影響。對于工藝飾件由于其主要作用并不在于提高結(jié)構(gòu)強度,在建有限元模型時可忽略。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。因為動力學分析時結(jié)構(gòu)的所有參量都是波動的,不存在位置不變且變形為零的平面。對于結(jié)構(gòu)和邊界條件對稱分布的模型,應(yīng)力應(yīng)變也將對稱分布,有限元分析時可以取模型的1/ 1/ 1/8進行計算。對于直線振動篩有限元模型的建立需要考慮以下幾點:是否需要建立振動篩的二次隔振系統(tǒng)二次隔振系統(tǒng)用于在機體工作時減少機體對基礎(chǔ)的沖擊力,是否建立二次隔振系統(tǒng)主要依據(jù)二次隔振系統(tǒng)對篩箱應(yīng)力的影響水平,本文不考慮二次隔振系統(tǒng)。 有限元模型建立的好壞與計算結(jié)果是否準確有著很密切的關(guān)系。Ansys在動力學分析上表現(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。Workbench是ansys公司在成熟CAE產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,利用Ansys軟件API開發(fā)集合而成,界面更加人性化,易學易用。 (7) 查看分析結(jié)果査看計算結(jié)果需要用后處理模塊來完成,通過分析結(jié)果判定計算是否正確。(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)。 (5) 施加載荷與約束載荷包括約束、支撐、邊界條件、激勵等。 (4) 定義分析類型和選項Ansys的分析類型包括靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧振態(tài)分析、瞬態(tài)分析、頻譜分析、屈曲分析等。 (3) 材料賦予Ansys中所有的分析都需要輸入材料屬性,材料的主要參數(shù)有彈性模量E、泊松比密度Dens等,。網(wǎng)格太大,節(jié)點少,運算量少,但會引起誤差的加大。 (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。② 導入外界模型數(shù)據(jù)建立模型。 Ansys的一般操作順序Ansys必須按模塊流程順序進行操作才能進行求解分析,前處理設(shè)置不當或缺少參數(shù),就會影響下一步的分析計算,其操作方式如下: (1)模型建立An