諧響應(yīng)分析對預(yù)防設(shè)備共振發(fā)生的研究

張春蘭

（寧夏理工學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000）

諧響應(yīng)分析對預(yù)防設(shè)備共振發(fā)生的研究

張春蘭

（寧夏理工學(xué)院，寧夏 石嘴山 753000）

共振的發(fā)生對設(shè)備的損害非常大，并且不容易處理解決，只有在前期設(shè)計階段，就運用諧響應(yīng)分析等各種現(xiàn)代化分析手段來研判發(fā)生共振的各種可能性，進(jìn)而從根本上預(yù)防共振的發(fā)生。

諧響應(yīng)分析；共振；預(yù)防

1 概述

共振的發(fā)生對設(shè)備的損害非常大，處理解決的成本也非常高。在前期設(shè)計階段，運用諧響應(yīng)分析手段來研判發(fā)生共振的各種可能性，以達(dá)到設(shè)備的本質(zhì)性安全，保證設(shè)備的安全運行，改善人對設(shè)備的操作環(huán)境。共振的損害對門型結(jié)構(gòu)的影響更為顯著，本文就針對門式刮板取料機設(shè)備共振的預(yù)防展開研究。

1 諧響應(yīng)分析的特點

諧響應(yīng)分析用于確定線性結(jié)構(gòu)在承受隨時間按正弦（簡諧）規(guī)律變化的載荷時的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，分析過程中只計算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)受迫振動，不考慮激振開始時的瞬態(tài)振動，諧響應(yīng)分析的目的在于計算出結(jié)構(gòu)在幾種頻率下的響應(yīng)值（通常是位移）對頻率的曲線，從而使設(shè)計人員能預(yù)測結(jié)構(gòu)的持續(xù)性動力特性，驗證設(shè)計是否能克服共振、疲勞以及其他受迫振動引起的有害效果。

2 諧響應(yīng)分析的研究

2.1 設(shè)備模型的建立

針對門式刮板取料機設(shè)備見圖1，采用計算機輔助分析軟件ANSYS13.0 結(jié)構(gòu)模塊，結(jié)構(gòu)模型的主要單元是BEAM189梁單元，質(zhì)量點單元采用MASS21，鋼絲繩用LINK8單元模擬，建立的三維網(wǎng)格化模型見圖2。

圖1 門式取料機設(shè)備

圖2 門式取料機三維網(wǎng)格化模型

2.2 諧響應(yīng)分析結(jié)果

當(dāng)刮板取料機水平時候，在取料機頭部施加500kg交變激勵時，計算取料機頭部(節(jié)點1536)沿Y方向，取料機懸掛位置(節(jié)點1537)沿Y方向，取料機機架吊鋼絲繩位置(節(jié)點1354)沿Y方向及取料機門架頭部(節(jié)點1381)沿X方向的諧響應(yīng)狀況。圖3標(biāo)明了計算位置的節(jié)點號碼。

圖3 取料機鋼結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析節(jié)點號

圖4是取料機刮板頭部(諧響應(yīng)曲線UY_1536)沿Y方向，刮板機懸掛位置(諧響應(yīng)曲線UY_1537)沿Y方向，取料機機架吊鋼絲繩位置(諧響應(yīng)曲線UY_1354)沿Y方向的諧響應(yīng)結(jié)果。圖5是取料機機架頭部(諧響應(yīng)曲線UX_1381)沿X方向的諧響應(yīng)狀況。

圖4 刮板頭部500kg交變激勵時Y方向諧響應(yīng)分析結(jié)果（阻尼設(shè)為0.025）

諧響應(yīng)分析結(jié)果認(rèn)為頭部激振力在1.0Hz左右為危險，所以，取料機機構(gòu)的設(shè)計上，應(yīng)避開此振動頻率，以預(yù)防設(shè)備發(fā)生共振的危害。

圖5 刮板頭部500kg交變激勵時X方向諧響應(yīng)分析結(jié)果（阻尼設(shè)為0.025）

3 結(jié)語

運用諧響應(yīng)分析手段來研判共振的發(fā)生，克服共振以及其他受迫振動引起的有害效果，以達(dá)到設(shè)備的本質(zhì)性安全，可以保證設(shè)備的安全運行，改善人對設(shè)備的操作環(huán)境，具有廣闊的推廣應(yīng)用價值。

[1]王新敏.Ansys結(jié)構(gòu)動力分析與應(yīng)用［M］.北京：人民交通出版社，2014.

[2]GB/T 3811─2008 起重機設(shè)計規(guī)范［S］.

P315.9

A

1671-0711（2017）12（上）-0175-02