搅拌摩擦焊用测力八角环的模态分析.pdf

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1、·机械制造与研究·王吉胜，等·搅拌摩擦焊用测力八角环的模态分析搅拌摩擦焊用测力＼角环的模态分析王吉胜，黎向锋，左敦稳，汪洪峰。董学伟，董春林，李光(1．南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016；2．中国搅拌摩擦焊中心，北京100024)摘要：基于有限元分析理论，利用ANSYS10．0有限元分析软件中的BlockLanczos模块对自行设计的搅拌摩擦焊用测力八角环进行了模态分析。提取了前12阶振动频率和相应振型，分析了各阶振型的特点。总结了测力八角环在结构设计以及运行时应注意的问题，也为后续的动力学分析提供了理论依据。关键词：搅拌摩擦焊；测力八角环；振动；模态分析中图

2、分类号：TCct7文献标志码：B文章编号：1671-5276(2011)04-0017-03ModelAnalysisofThree-dimensionalOctagonRing-typeDynamometerforFrictionStirWeldingWANGji·sheng，LIXiang—feng，ZUODun—we，WANGHong—feng，DONGXue—wei。，DONGChun—lin，LIGuang(1_C~legaofMBI：hanicaI＆B~-tticalEngineenng，NaniingUniversityofAeronauticsandAst

3、ronautics，Nanjing21~16，China；2．ChinaFrictionStirweldingCentre，Beijing100024，China)Abstract：Basedonthefiniteelementanalysistheory，LanczosmoduleoftheANSYS10．0finiteelementanalysissoftwareisusedtomakemodelanalysisoftheoctagonring·typedynamometer，whichisdesignedforthefrictionstirwelding．First

4、ly，thispapergetsitsmodelanalyticalcalculationofthefiniteelement，extractsitsfirst12orders’vibrationfrequencies，andobtainstheircorrespondingvi·brationmodels．Italsoanalyzeseachordermode，andsummarizesthecharacteristicsoftheoctagonring—typedynamometerofitsstructuraloptimizationdesignandsomepro

5、blemsintheoperation，whichshouldbepaida~entionto，andalsoI3rovidessometheorybasisforitsfurtherdynamicsanalysis．Keywords：frictionstirwelding；octagonring·typedynamometer；vibration；modelanalysis[M]{X}+[C]{}+[]{}={F(t)}0引言式中：M，c，K分别表示结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵、{F(t)}为结构的激振力向量。XXX分别为结搅拌摩擦焊用八角环是一种测力元件，可

6、看做为一个弹性系统，当受到一定的激励时会引起振动。若八角环在构的加速度向量、速度向量和位移向量。强迫振动时的外界激励频率接近于系统的固有频率，会产{}={。，：，⋯⋯，}{F(t)}={√，⋯··}生共振，从而严重影响测力八角环的测量精度以及使用寿若无外力作用时，即{f(t)}：{0}，则得到系统的自命。为此，对测力八角环结构设计时必须考虑各种动态因由振动方程。在求系统的自由振动固有频率和振型时，阻素的影响，对其进行详细的动力分析⋯，以达到减小振尼对其影响不大，因此可以略去阻尼，这时无阻尼振动的动、操作安全和测试准确的目的。因此，极有必要对测力自由振动运动方程为：八角环进

7、行模态分析。[M]{}+[K]{X}_{0}如果结构按某固定的频率振动，即：1有限元模态理论分析{X}={}cos(tot妒)贝0有：{}=一to{}sin(tot)基于动力学理论的模态分析不考虑载荷的作用，只计算结构的固有频率和振型。先根据动力学理论建立线性把上式代入无阻尼自由振动运动方程，可得如下齐次定常系数振动微分方程组，然后将方程组中的物理坐标变方程：换为模态坐标，组成一组以模态参数和模态坐标描述的独([K]一[M]){咖}-{0}立方程，通过求解微分方程得出相应的模态参数。坐标变在自由振动时，若{}为零，则意味着结构