大型卷板机上梁的模态分析与结构优化设计.pdfVIP

大型卷板机上梁的模态分析与结构优化设计 田 芳 王栓虎 李太福 秦为前 南京理工大学机械工程学院 南京 210094 摘 要：在保证大型卷板机上梁结构力学特性的前提下 ，对上梁结构进行了简化，建立了有限元模型。通 过对该有限元模型进行 自由模态分析，得到上梁的各阶模态频率和振型，为动态设计提供了参考。对不合理结 构进行优化设计 ，以提高上梁本身的固有频率，使上梁结构刚度更趋合理。总结提出提高结构模态频率和振型 的措施。 关键词：卷板机；模态分析；结构优化 中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1001—0785 (2011)11—0042一o3 Abstract：Underthepremiseofensuringthemechanicalpropertiesofupperbeam inlargerollingmachine，thepaper simplifiestheupperbeam structureandestablishesthefiniteelementmode1．Viathefreemodalanalysisofthefiniteele— mentmodel，thepapergainsthemodalfrequenciesandvibrationmodesinvariousphases，providingdynamicdesignwitha reference．Also，thepaperoptimizesthedesignofunreasonablesturcturefoundbyanalysis，toimprovethenaturalfre— quencyoftheupperbeam ，SOthatthestructurestiffnessoftheupperbeam becomesnlorereasonable，andoffersmeasures forimprovingthesturcturemodal frequenciesandvibrationmodes． Keywords：rollingmachine；modalanalysis；sturcturaloptimization 的振动特性 (固有频率和振型)，结构的固有频率 0 引言 和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参数， 卷板机是用于弯曲金属板材的锻压设备，是 同时也可作为瞬态动力学分析、谐响应分析和谱 锅炉、造船、石化、金属结构、水泥机械、化工 分析问题的起点 j。Ansys提供了7种模态分析方 机械、机械制造领域的关键设备之一 【。随着卷 法 ：BlockLanczos法 、Subspace法 、Powerdynamic 板机卷板能力的不断提高，振动和噪声开始引起 法 、Reduced法 、Unsymmetric法 、Damped法 和 人们的关注，对其动态性能和振动问题的研究也 QRDamped法 。 越来越重要。上梁是卷板机的主要骨架之～，它 针对卷板机上梁的具体结构，采用算法简单 、 连接卷板机的上辊和机架，使上辊在工作过程中 收敛速度快、精度高，适用于大型对称特征值求 能够承受各种载荷的作用，实现对上辊挠度的补 解 问题的Lanczos法。 偿。因此，在结构设计中，不仅要保证上梁有足 1．1 上梁建模及导入 Ansys 够的静强度和刚度 ，还必须考虑各种动态因素的 大型数控船用卷板机上梁属于大型结构件，因 影响，对结构进行详细的动力分析，以达到抗振、