有限元法在机械结构模态分析中的应用.pdfVIP

应用与i式验 · 机械研究与应用 · 有限元法在机械结构模态分析中的应用 周旭升 (湖南省特种设备检测 中心·，湖南 长沙 410075) 摘 要：运用有限元法对机械结构进行模态分析可以求出结构的固有振动特性，获得避免共振现象产生的工作频率 范围，同时提 出改善结构模态特性的方法。文章运用有限元分析软件 ANSYS分析 了某机床床身的前 8阶固 有频率和振型，提 出了适合加工的主轴转速范围和改善床身结构模态特性的方法。研究实例表明：有限元法 具有简单、快速、直观的特点，是一种对机械结构进行模态分析的有效方法。 关键词：有限元法；模态分析；ANSYS 中图分类号：TH113．1；TG502．31 文献标识码：A 文章编号：1006—4414(2011)04—0036—02 Applicationoffiniteelementmethodinmodalanalysisofmachinestructure ZhouXu——sheng (Hunanspecmlequipmentinspectiontestingcenter，ChangshaHunan 410075，China) Abstract：Thenaturalvibrationcharacteristicsofmachinesturcturecallbeobtainedbymodalanalysisusingfiniteelement method．TheresultswillgIlideUStose~cttherangeofworkingfrequencyfarawayfrom~mpahteficvibrationandtoputfor- wardthemethod forimprovingmodalcharacteristicsofstructure．Thefirsteightnaturalfrequencyandfibrafionmodesof the bodyofamachinetoolalenaalyzedbyusingthefinitedemem naalysissoftware ANSYS．Th espeedofmainshaftinmachining conditionandthemethod forimprovingmodalchraacteristicsof machinestructureare carriedout．Thestudyexampleshows thatthe finitedemem mehtod isna efficiencymethod ofrmodal naalysisof machinestructurewith itsadvna tagesof simple- hesS，speedinessnaddlrect-viewing． Keywords：finiteelementmethod ；modal analysis；ANSYS 1 引 言 的方法。 振动现象是机械结构系统常遇到的问题之一，振 2 机床床身的模态分析 动会造成结构的疲劳损坏。为避免机械结构的振动 2．1 机床床身有限元模型的建立 危害，必须对机械结构进行振动特性分析。模态是机 本文分析对象为某光学零件铣磨加工机床的床 械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有 身结构。机床采用模块化组合形式，床身结构为一龙 频率、阻尼比和模态振型…。进行模态分析的目的 门式立铣框架，由底座、横梁和两立柱联接而成，床身 为：①求出机械结构的固有振动特性，避免外力频率 材料为花岗岩，铣磨主轴安装于床身横梁上，主轴最 和结构固有频率相同，以防止共振现象产生；②找到 大转速为27000r／min。首先建立机床床身的几何模 机械结构的薄弱环节，提出改善其模态