基于ANSYS对双作用叶片泵转子的模态分析.pdf

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1、第20161卷4年第31期月辽宁师专学报Vo1．16NO．1JournalofLiaoningTeachersCollegeMar．2014【应用研究】基于ANSYS对双作用叶片泵转子的模态分析周玉芳(阜新高等专科学校，辽宁阜新123000)摘要：以PVR系列叶片泵转子为研究对象，利用Pro／E三维软件和ANSYS有限元软件建立了转子的实体模型和有限元模型，经分析获得了转子的固有频率和各阶振型，为故障的诊断及后续的动力学分析提供了基础．关键词：ANSYS；叶片泵转子；模态分析中图分类号：TP31：TH132文献标识码：A文章编号：1008—5688(2014)01—0087—040前言模

2、态分析是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用．模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型．这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析．这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析．振动模态是弹性结构固有的、整体的特性．如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应．因此，模态分析是结构动态设计及设

3、备的故障诊断的重要方法．本文主要采用ANSYS软件使用有限元的方法，针对实践中双作用叶片泵转子偶尔会发生转子沿两槽之间断裂(俗称“掉下巴”)的现象，对PV2R2型号的叶片泵转子进行模态分析．1数学模型有限元素法解弹性体的动力问题的基本方程为][明{z())+[c]{(i))+[K]{．z(￡))==={F(￡))(1)式中：[M]为质量矩阵；EC]为阻尼矩阵；EK]为刚度矩阵；{z(z)}为节点位移矢量；{F(￡))为节点力矢量．通过对叶片泵转子振动模态的有限元分析，可以获得转子振动的模态和固有频率．而转子固有频率计算中，一般考虑的是无阻尼自由振动，所以在式(1)中，忽略阻尼，令F=0，

4、则方程变为[明{z())+[K]{(￡))一0(2)根据微分方程理论，式(2)解的形式表示为(￡)一ejwt(3)式中：为模态向量；03为模态固有频率．将式(3)带人式(2)可得(K一∞。M)cpe~‘一O(4)要使运动方程(4)有非零解，必须有IK—cu。Mf一0(5)求解方程式(4)和(5)即可以得到转子的各阶固有频率和相应的模态向量．收稿日期：2O14一O1—11作者简介：周玉芳(1973一)，女，辽宁阜新市人，讲师，主要从事机械设计及制造方面研究90辽宁师专学报2014年第1期3结语(1)应用Pro／E和ANSYS软件建立了PVR系列叶片泵转子的三维有限元模型，并对转子模型进行了

5、模态分析，得出了转子的各阶固有频率及振型，这为对转子作进一步动力学分析打下了基础，同时也为实验模态分析中激励方式、测点布置、采样频率等因素的确定提供了依据．(2)为准确确定元件的各阶频率及振型，一般采用应用软件分析与试验相结合的方式．因此本文用ANsYs分析所得的结果，也为和实验数据进行比较提供了依据．通过二者结合后，一般可相对精确地确定元件的固有频率及振型，为判断元件在实际工作中是否会和外激励发生共振以及如何避免共振提供了参考．参考文献：[1]刘国庆，杨庆东．ANSYS工程应用教程(机械篇)[M]．北京：中国铁道出版社，2003[2]田绪东．PRO／ENGINEER2．0三维机械设计[

6、M]．北京：机械工业出版社，2005．ModalanalysisoftherotorofdoubleactionvanepumpbasedonANSYSZHOUYu-fang(FuxinHigherTrainingCollege，FuxinLiaoning123000)Abstract：AimedtoanalyzetherotatorofPVRseriesvanepump，EntitymodelandfiniteelementmodelwerestudiedforrotatorbyapplicationofPro／EandANSYSfeasoftware．Throughanalysis，

7、themodeshapesandnaturalfrequencyoftherotatorwereobtained．Itisanimportantmethodformalfunctiondiagnosisanditalsoprovidesthefoundationforthefollow—updynamicanalysisKeyWords：ANSYS；rotorofvanepump；modalanalysis(审稿人胡坤，责任编辑于海