基于ANSYS的热锯机锯片有限元模态分析.pdf

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1、基于ANSYS的热锯机锯片有限元模态分析口孙宝强口王璐安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243002摘要：针对热锯机锯片在锯切加工过程中出现的振动问题，利用有限元软件ANSYS对不同夹盘大小的锯片进行了模态分析，得到了各自低阶固有振动频率及主振型图并进行对比。结果表明：前12阶扩展模态分布具有一定的规律性，在初始3阶模态状态时频率波动较小，从第4阶模态以后分布波动较大；适当增大夹盘直径，可以使锯片各阶固有频率都有所增加，从而整体上加大了锯片的刚度，有利于减少锯片轴向偏摆量，进而减小锯槽宽度，节省材料。关键词：锯片有限元模

2、态分析中图分类号：TH113．1；TG333文献标识码：A文章编号：1000—4998(2009)06—0005—03Abstract：Tosolvethevibrationproblemofthesawbladeofthehotsawmillarisinginthemaehiningprocess，themodalanaly—sisofthesawbladeintheclampsofdifferentsizesiscarriedourwiththehelpofFEManalysissoftwareANSYSSOasto

3、obtainthein—trinsicfrequenciesandvibrationmodesforcomparison．Theresultindicatesthatthereiscertainregularityinthedistributionoftheflint12expandedmodestages．Thefrequenciesfluctuateslightlyinthefirst3modestagesandthereisagreaterfluctuationfromthe4thmodestage．Ifthecl

4、ampdiameterisincreasedappropriately，theintrinsicfrequenciesatallthestageswillincrease，thusim—provingthestiffnessofthesawbladeonthewholeandreducingtheaxialrunout．Asaresult，thesawslotwidthisdecreasedSOastosavemoremateria1．KeyWords：SawBladeFiniteElementModeAnalysis锯

5、机是轧钢车间用得最多的锯切机械，其主要形数，例如系统的固有频率和振型、模态质量或模态刚度式为圆盘锯，即锯机装有高速旋转的圆锯片，通过锯机等。一个具有N个自由度的线性振动系统，其运动方或轧件的推进，实现切断⋯。由于锯片是一个面积较大程可写成：的薄板，其厚度与直径的比例非常小，且又是在高速旋[M】{”}+[C]{}+[】{Xl={F}(1)转及高速送进的条件下工作，因此在锯切加工过程中，式中：[M】、【C]、[】分别为结构的质量、阻尼和刚度普遍存在着严重的振动和偏摆问题【2】。以上问题的存矩阵；{}、{l、{}和{F}分别为

6、系统各点加速度响在，不但在锯切过程中产生很大的噪声，而且会引起锯应向量、速度响应向量、位移响应向量和激励力向量。片的疲劳破坏，缩短锯片的使用寿命，降低锯切质量。模态分析求解的是固有频率和振型参数固有模态，与因此，有必要对其振动特性进行研究。外载荷无关，即{F}={0}，同时忽略结构阻尼的影响，本文采用ANSYS有限元软件作为主要分析计算系统无阻尼自由振动运动方程为：手段，有针对性地对不同夹盘大小的锯片进行模态分[M】{X”)+【]{J={0J(2)析，得到锯片的固有频率和振型，对锯片的结构优化设其对应的特征方程为：计和动

7、力学特性分析都具有重要的意义。(【】一[]){X”)=(0)(3)式中：为自由振动固有频率。此方程具有非0解的唯1模态分析原理一条件是其位移阻抗矩阵【z】=【】一[M]的行列模态分析实际上是一种理论建模过程，主要是运式等于0，即：用有限元法对振动结构进行离散化，建立系统特征值I【】一∞【]I=0(4)问题的数学模型，用各种近似方法求解系统特征值和[M]和[】皆为正定矩阵时，将式(4)展开后，可求特征向量，由于阻尼难以准确处理，因此通常均不考虑Ⅳ个特征值(r=1，2，3，⋯，N)，其平方根即为系小阻尼系统的阻尼，解得的特征

8、值和特征向量即为系统的固有频率(NaturalFenquency)，~*dqt顷序排列为：统的固有频率和固有振型矢量【3】。∞l<2<⋯<∞Ⅳ(5)模态分析的首要任务是求出系统的各阶模态参其分别称为1阶、2阶、⋯、Ⅳ阶固有频率。-k安徽省教育厅自然科学研究项目(编号：KJ2008B186)将每个特征值代人式(3)，均