一种辐条式摩天轮模态特性研究.pdfVIP

交流 表 1 构件规格表 构件 规格 支承柱 转盘支承轴 转盘桁架内弦杆 转盘桁架外弦杆 转盘桁架腹杆 吊舱 支承架 转 盘钢丝绳 支承柱钢丝绳 一～～一～一m一 图2 摩 天轮 ANSYS计算模 型 无 阻尼 系统 的运 动学方程 为 191 表 2 计算工况描述 [ ]{}+ []{“】=0 (1) 其 中： [K]——系统的刚度矩阵， [ ]——系统 质量矩 阵 对线性系统 ，自由振动具有如下简谐形式 {“}={(b}cosO~it (2) 其 巾： {} 系统第 i阶模态 ，∞厂_ 系统第 i阶同 4模态分析 有频率 各T况 的频率见表 3～表 5，模态见 图 3～图 5。通过分 将 (2)式代入 (1)式得到 析 ，可 以看 出摩天轮模态分析有以下特点。 (一I【J， M【]+ [K]){。l=0 (3) 如要 (3)式恒成立 ，不考虑 为 0的情况下有 表 3 工况 1前 5阶自振频 率及振型描述 l(一)|‘．[M]+[K])=0l (4) 由式 (4)_口『以知，固有频率 与质量矩阵 [M]和 刚度矩阵 K【]有关 。在 ANSYS中模 型建立后 ，质量矩 阵 [M]就 已经确定 ，而摩天轮 自重是一个不可忽视 的因素 ， 白重 的大小对刚度矩 阵 K『]的影 响很大 ，ANSYS线性模 态分析 中分为不考虑预应力模态分析和考虑预应力 的线性 模态分析 ．． 钢丝绳是柔性结构，其变形属于大变形范围，其变形 表 4 工况 2前 5阶 自振 频率及振 型描述 对模态 的影 响较大 ，拟采用 ANSYS中的大变形模态分析 功能研究钢丝绳变形对辐条式摩天轮模态的影响 ．． 3分析模型 首先在 ANSYS前处理环境 中，通过 APDL语言 ，按照 摩天轮实际尺寸建立摩天轮计算模型。采用 Beam188单元 模拟摩天轮立架构件 ，转盘桁架主构架 ；采用 Link180单 元模 拟桁架 问的拉杆 ；为简化模型采用三维质量单元 表 5 工况 3前 5阶 自振频率及振型描述 Mass21模拟座舱。其构件均采用钢材 ，不考虑材料 内组合 和结构外 阻尼 。钢材 弹性模量取 2．06el1Pa，泊松 比取 0-3，密度取 7850kg／m 。 支架上j底面相连接处采用 固定支撑 ；转盘主轴根部与 主轴之间采用约束方程建立刚性面来模拟转盘与主轴之间 连接 ，采用耦合方式建立驱动 电机对转盘 的约束作用 。根 据第 2节 ，计算 r=二种工况 ，工况描述见表 2。 交流 (b)二阶 (C)三阶 (d)四阶 图5 工况 3模态各振型图 (1~5阶) (3)比较 图3和图 5可 以看 出工况 1和工况 3的振 型 用T况 3．即考虑重力和拉索的非线性作用频率和模态的 形式接近 ，和工况 2差别较大。 影响较大。 参考文献 ： 2．50 [1]GB18164—2008．观览车类游艺机通用技术条件 [s]．