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板特征与杆特征在圆管振动计算中的统一

发布者:admin 发布时间:2016-07-09 21:26 阅读: 次 【字体:

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        板特征取杆特征正在圆管振动计较中的同一 板特征取杆特征正在圆管振动计较中的同一 华电沉工上海手艺核心赵华志周大族姚欣 圆管常用于大型工程布局件中,岸桥,场桥, 抓斗卸船机,大型浮吊,风电塔筒,圆形料场等大 型布局件中都有一些曲径较大的圆管构件.本文通 过无限元计较,阐发圆管振动的特征,得出取 圆管振动相关的参数(管径,壁厚,管长) 对振动成果的影响,为布局设想和验证供给参 考数据. 思取根基理论圆管正在不加任何筋板和横隔板的环境下,

        其振 动呈现出两种根基的模态:一是正在管的长度标的目的上 的振动模态,即梁单位振动模态;二是正在圆截面上的 振动模态,即板壳振动模态(见图1,图2). 圆管的截面振动模态为了研究分歧的长径比和分歧的径厚比对自振 模态的影响,对统一曲径分歧壁厚和分歧长度的圆 管进行阐发.这里认为ANSYS 合理划分网格后计 算出的成果正在梁和壳阐发中是可托的. 12 ANSYS 布局阐发中最常用的梁单位beaml88 以Timoshenko 梁理论为根本.Timoshenko 梁理论 又称一阶剪切变形梁理论,即梁的横截面正在变形前 后都连结为平面,但变形后梁的横截面不再取梁的 轴线垂曲,而是取梁的轴线呈必然的角度.该理论 中,剪应变沿梁厚度标的目的为分布,违反了上下表 面剪应力为0 的鸿沟前提.为消弭这一现象, 引入取几何外形和弹性特征相关的剪切批改因子.

       此外,Timshenko 梁理论不克不及反映梁横截面的翘曲 和横截面外形的变化…. ANSYS 单位shell63 是以考虑剪切变形的 Mindlin 平板理论为根本的.Mindlin 平板理论又称 阶剪切变形板理论.该理论假设垂曲于板中面的法线正在变形后仍连结为曲线,但不必然取变形后板 的中面相垂曲. 数值阐发正在梁单位计较中,采用ANSYSbeam188 单位, 不加束缚,选择的模子参数如下:曲径为1000mm, 壁厚别离为100mm,50mm,25mm,16mm,10mm, 6mm 和4mm,长度为2~25rn.对上述梁单位模 型设置不异的材料属性(弹性模量为2EMPa,密度 为7.9Et/ram,泊松比为0.3)和不异的网格划分 体例(单位网格长40mm). 正在壳单位计较中,采用ANSYSshell63 单位,不 加束缚,选择的模子参数如下:曲径为1000mm,壁 厚别离为1O0mm,50mm,25mm,16mm,10mm,6 mm 和4mm,长度为2m.对上述壳单位模子设置 不异的材料属性和不异的网格划分体例.

      对于布局的振动,前六阶模态反映的是刚 体位移的零频模态,以下所说的基频指的是第一阶 非零频次.正在统一曲径(1000mm),分歧壁厚,不 同长度的梁单位模子计较成果中,取出其基频,可得 出圆管响应厚度下梁单位基频随长径比变化的情 显示的是板厚别离为100mm和4mm 长径比取基频的关系,板厚别离为50mm,25mm,16mm,10mm,6mm 时得出的长径比取频次之间的 口岸拆卸2010 关系折线mm 时的折线 之间.这种关系本色上是分歧长径比取分歧径厚比 对基频的影响关系. 的折线能够看出,正在径厚比必然的前提下,长径比添加时,模子的刚度正在逐步削弱,基频逐 渐降低,且降低的速度跟着长径比的添加逐步减缓. 还能够看出,正在不异的长径比前提下,壁厚值相对大的圆管,其基频比壁厚值小的要低一些,这是 由于厚度较大的圆管,其截面惯性矩取截面积的比 值比厚度较小的圆管的要小一些,正在材料力学里面 的表现就是厚度大的圆管其截面惯性半径比厚度小 的要小.

      因而,径厚比大的圆管更有益于节流材料, 但同时也带来了其他的问题,如截面不变性,局部屈 曲等.现实上,截面刚性要素就是我们引入壳单位 模态计较的次要缘由. 225 壁厚别离为100nlln和4inln 的圆管梁单位长径比 取基频的关系 壳单位模子的度数大于梁单位,壳单位的 自振模态除了包含梁特征的模态外还有一些壳特征 的模态.正在shell 单位建模时,选择,J 较小的模子, 次要是长径比小的模子,其梁模态频次较高,更容易 正在基频阶段就取得想要的横截面上振动的模态. 的折线能够看出,正在长径比必然的前提下(或者说正在长径比低于某一数值的任何值时),板 厚减小时,模子的刚度(横截面刚度)正在逐步削弱, 基频逐步降低,且降低的速度跟着壁厚的减小逐步 减缓. 正在梁单位计较数据和壳单位计较数据中挑出一 些接近的频次,见表1,表2. 壳模子中径厚比取截面频次的关系现实上,圆管的模态兼有梁的模态和壳的截面 1005025161O64板~t/mm 频次附近的频次及响应的长径比模态和其他一些壳模态.按照表1 同一正在一个图上(见图5),
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       折线表现的是梁单位基频和壳单位基频大致相等时的环境,折线上的数字 为不异的基几次率.能够看出,左上区域为正在长径 比不异环境下壁厚更小(或正在径厚比不异的环境下 长度更短)的区域,合适这一区域长径比和径厚比 的圆管基频表现出来的模态为截面特征模态;对应 的左下角区域为正在长径比不异环境下壁厚更厚(或 正在径厚比不异的环境下长度更长)的区域,合适这 区域长径比和径厚比的圆管基频表现出来的模态为梁特征模态. 结论(1)正在径厚比分歧的环境下,圆管的长度越长, 其梁单位特征的模态基频越低,且跟着长度的添加, 基频的减小幅度变小. (2)正在长径比分歧的环境下,圆管的壁厚越小, 13 NH/斟环保型曲线前摆式拆船机 长江航运科学研究所黄帆陈国庆 目前,国内散货拆船设备次要有墩柱式,圆弧轨 道式,挪动式及曲线摆动式散货拆船机. 墩柱式,圆弧轨道式散货拆船机具有布局简练 紧凑,操做简洁,船埠及设备投资省,对货种顺应性 强等特点.但遭到拆船笼盖范畴的限制,被拆船型 凡是为1000~3000DWT 散货驳. 挪动式散货拆船机沿船埠前沿两条平行的曲线 轨道挪动,后部供料尾车布设正在高架轨道上,物料经 过尾车头部料斗完成对拆船机的喂料.该机型布局 复杂,出产效率高,拆船笼盖范畴广,设备制价及配 套船埠根本扶植成本较高,被拆船型凡是为10000 50000DWT散货驳. 从经济性和合用性角度考虑,被拆船型正在5000 10000DWT时,曲线摆动式拆船机有凸起的优 根据零件运转特点划分,曲线摆动式拆船机可分为曲线后摆式拆船机和曲线前摆式拆船机.近年 来,曲线摆动式拆船机获得必然的成长,当前摆式 为从.但后摆式拆船机遍及存正在布局笨沉,能耗高 及环保性较差等错误谬误.因为曲线后摆式拆船机尾部 正在大车运转中做弧线摆动,接料点不固定,除尘效 果很难达标.特别是对水泥,熟料这些对环保要求 较高的干散物料,后摆式拆船机明显无法满脚环保 要求. 我所颠末长时间的查询拜访研究,正在现有散货拆船 设备的根本上,按照市场需求,研发了一种布局新鲜 的前摆式环保型曲线摆动式拆船机. 布局及机能参数该机布局见图1,次要机能参数如下: 出产率/(t?h)1500 拆机功率/kW410 供电体例后支承处固定供电 电制三相四线Hz 最大拆料半径(后支持反转展转核心 距溜筒核心最大距离)/m74.5 1.伸缩溜筒系统2.臂架系统3.溜筒伸缩驱动机构4.司机室5.机架6.臂架俯仰驱动 机构7.拖缆安拆8.门座 架及前支持9.大车行走机构10.大梁11.除尘系统12.电气系统13.后支持系统 环保型曲线前摆式拆船机布局简图其壳单位特征的截面模态基频越低,且跟着壁厚的 减小,截面模态的基频减幅变小. (3)表现截面模态的基频和表现梁扰动模态的 基频分歧时,正在很小的频次范畴内梁模态和截面模 态呈现.当长径比或径厚比添加时表现梁特征,当 长径比或径厚比减小时表现截面模态特征. 14 参考文献 [1]田金梅.梁单位取壳单位正在固有振动计较中的比力 [J].核动力工程,2008,29(1):50—52. 赵华志:200122,上海市世纪大道1500 号东方大厦702D 收稿日期:2010—07—19 DOI:10.3963/j.issn:1000—8969.2010.06006

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