軋機(jī)振動(dòng)的分析理論與方法

1 機(jī)械阻抗的概念 1.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的復(fù)指數(shù)表示 1.1.1 旋轉(zhuǎn)矢量表示法 1.1.2 復(fù)數(shù)表示法 1.1.3 單位旋轉(zhuǎn)因子 1.2 機(jī)電相似 1.2.1 串聯(lián)諧振電路 1.2.2 力一電壓相似 1.3 簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用下機(jī)械阻抗的定義 1.3.1 機(jī)械阻抗 1.3.2 機(jī)械導(dǎo)納(Mechanical Mobility) 1.3.3 原點(diǎn)阻抗(導(dǎo)納)和傳遞阻抗(導(dǎo)納) 1.4 力一電流相似 1.4.1 問題的提出 1.4.2 機(jī)械系統(tǒng)中元件的阻抗和導(dǎo)納 1.4.3 根據(jù)力一電流相似畫機(jī)械網(wǎng)絡(luò) 2 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)導(dǎo)納分析 2.1 位移導(dǎo)納特性分析 2.1.1 幅頻和相頻特性 2.1.2 實(shí)頻和虛頻特性 2.1.3 矢端圖 2.2 從導(dǎo)納(阻抗)曲線識(shí)別系統(tǒng)的固有動(dòng)態(tài)特性 2.2.1 識(shí)別固有頻率ωn和共振頻率ωR 2.2.2 識(shí)別阻尼比ζ(阻尼系數(shù)c) 2.3 近似勾畫導(dǎo)納曲線 2.3.1 元件的導(dǎo)納特性曲線 2.3.2 骨架線法(Skeleton) 3 多自由度振動(dòng)系統(tǒng)導(dǎo)納分析 3.1 阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣 3.1.1 阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣 3.1.2 阻抗矩陣、導(dǎo)納矩陣中元素的物理解釋 3.1.3 跨點(diǎn)導(dǎo)納(阻抗)的互易定理 3.2 接地約束系統(tǒng)的原點(diǎn)、跨點(diǎn)導(dǎo)納特性 3.2.1 共振頻率及反共振頻率 3.2.2 共振、反共振頻率出現(xiàn)的次序 3.2.3 接地約束系統(tǒng)原點(diǎn)導(dǎo)納特征的骨架線 3.2.4 速度導(dǎo)納的骨架線 3.2.5 跨點(diǎn)導(dǎo)納特性及其骨架線 3.3 自由一自由系統(tǒng)的導(dǎo)納特性 3.3.1 原點(diǎn)導(dǎo)納特性 3.3.2 骨架線 3.3.3 骨架線的用途 3.3.4 骨架線法的推廣 3.4 導(dǎo)納函數(shù)的實(shí)模態(tài)展開式 3.4.1 無阻尼振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率及振型 3.4.2 主振型的正交性 3.4.3 有阻尼系統(tǒng)導(dǎo)納函數(shù)的實(shí)模態(tài)展開式 4 復(fù)模態(tài)理論 4.1 單自由度系統(tǒng)傳遞函數(shù)的復(fù)模態(tài)展開式 4.1.1 特征方程有共軛復(fù)根 4.1.2 傳遞函數(shù)H(s)的有理部分分式展開式 4.1.3 留數(shù)的意義 4.2 多自由度系統(tǒng)傳遞函數(shù)的復(fù)模態(tài)展開式 4.2.1 傳遞函數(shù)按極點(diǎn)展開式 4.2.2 留數(shù)與復(fù)振型的關(guān)系 4.3 復(fù)模態(tài)分析及其應(yīng)用 4.3.1 復(fù)特征值問題 4.3.2 關(guān)于復(fù)模態(tài)與實(shí)模態(tài)的討論 4.4 狀態(tài)向量法求解黏性阻尼系統(tǒng) 4.4.1 狀態(tài)向量的微分方程及阻尼衰減振動(dòng) 4.4.2 復(fù)振型對(duì)系數(shù)矩陣[A]、[B]的正交性 4.4.3 阻尼系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng) 5 2130mm軋機(jī)振動(dòng)分析 5.1 有限元法簡(jiǎn)介 5.2 振動(dòng)分析的有限元理論 5.2.1 結(jié)構(gòu)離散化 5.2.2 單元分析 5.2.3 整體分析 5.2.4 引入邊界條件、求解方程 5.3 ANSYS 10.0簡(jiǎn)介 5.3.1 簡(jiǎn)介 5.3.2 ANSYS軟件的功能 5.3.3 ANSYS有限元分析的三個(gè)階段 5.4 機(jī)架的模態(tài)分析 5.4.1 2130mm冷連軋機(jī)介紹 5.4.2 建立模型 5.4.3 網(wǎng)格劃分、施加邊界條件及求解 5.4.4 擴(kuò)展模態(tài)及觀察結(jié)果 5.4.5 機(jī)架各階典型模態(tài)結(jié)果分析 5.5 利用解析法對(duì)機(jī)架進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析 5.5.1 等效質(zhì)量法求解機(jī)架固有頻率 5.5.2 能量法求解機(jī)架(反對(duì)稱振型)固有頻率 5.5.3 能量法求解機(jī)架(對(duì)稱振型)固有頻率 5.5.4 能量法求解機(jī)架第4階模態(tài)固有頻率 5.5.5 等效質(zhì)量法求解機(jī)架(垂振)固有頻率 5.6 結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)垂直振動(dòng)固有頻率的影響 5.6.1 上橫梁高度對(duì)垂振固有頻率的影響 5.6.2 立柱斷面尺寸對(duì)垂振固有頻率的影響 5.6.3 機(jī)架垂振頻率及重量曲線分析 6 1450mm軋機(jī)振動(dòng)分析 6.1 軋機(jī)機(jī)架的動(dòng)力學(xué)分析 6.1.1 機(jī)架有限元模態(tài)分析 6.1.2 利用解析法求解典型振型固有頻率 6.1.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)垂直振動(dòng)的影響分析 6.2 軋輥的動(dòng)力學(xué)分析 6.2.1 軋輥的有限元分析 6.2.2 軋輥結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)固有頻率的影響 6.3 軋機(jī)機(jī)組系統(tǒng)的有限元分析 7 5500mm軋機(jī)振動(dòng)分析 7.1 機(jī)架強(qiáng)度和剛度的有限元分析 7.1.1 機(jī)架有限元模型的建立及網(wǎng)格劃分 7.1.2 機(jī)架的約束情況和載荷施加 7.1.3 機(jī)架的應(yīng)力分析 7.1.4 機(jī)架的剛度分析 7.1.5 小結(jié) 7.2 5500mm軋機(jī)機(jī)架的優(yōu)化設(shè)計(jì) 7.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本原理 7.2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟 7.2.3 優(yōu)化變量的確定 7.2.4 機(jī)架簡(jiǎn)化模型的分析及邊界約束 7.2.5 優(yōu)化結(jié)果 7.2.6 優(yōu)化結(jié)果分析 7.2.7 小結(jié) 7.3 5500mm軋機(jī)機(jī)架的模態(tài)分析 7.3.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析簡(jiǎn)介 7.3.2 模態(tài)分析的基本概念 7.3.3 使用ANSYS模態(tài)分析的過程 7.3.4 機(jī)架有限元模型 7.3.5 機(jī)架各階模態(tài)分析結(jié)果 參考文獻(xiàn)