軋機振動的分析理論與方法

1 機械阻抗的概念 1.1 簡諧振動的復指數(shù)表示 1.1.1 旋轉(zhuǎn)矢量表示法 1.1.2 復數(shù)表示法 1.1.3 單位旋轉(zhuǎn)因子 1.2 機電相似 1.2.1 串聯(lián)諧振電路 1.2.2 力一電壓相似 1.3 簡諧激勵作用下機械阻抗的定義 1.3.1 機械阻抗 1.3.2 機械導納(Mechanical Mobility) 1.3.3 原點阻抗(導納)和傳遞阻抗(導納) 1.4 力一電流相似 1.4.1 問題的提出 1.4.2 機械系統(tǒng)中元件的阻抗和導納 1.4.3 根據(jù)力一電流相似畫機械網(wǎng)絡 2 單自由度振動系統(tǒng)導納分析 2.1 位移導納特性分析 2.1.1 幅頻和相頻特性 2.1.2 實頻和虛頻特性 2.1.3 矢端圖 2.2 從導納(阻抗)曲線識別系統(tǒng)的固有動態(tài)特性 2.2.1 識別固有頻率ωn和共振頻率ωR 2.2.2 識別阻尼比ζ(阻尼系數(shù)c) 2.3 近似勾畫導納曲線 2.3.1 元件的導納特性曲線 2.3.2 骨架線法(Skeleton) 3 多自由度振動系統(tǒng)導納分析 3.1 阻抗矩陣和導納矩陣 3.1.1 阻抗矩陣和導納矩陣 3.1.2 阻抗矩陣、導納矩陣中元素的物理解釋 3.1.3 跨點導納(阻抗)的互易定理 3.2 接地約束系統(tǒng)的原點、跨點導納特性 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)原點導納特征的骨架線 3.2.4 速度導納的骨架線 3.2.5 跨點導納特性及其骨架線 3.3 自由一自由系統(tǒng)的導納特性 3.3.1 原點導納特性 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 導納函數(shù)的實模態(tài)展開式 3.4.1 無阻尼振動系統(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)導納函數(shù)的實模態(tài)展開式 4 復模態(tài)理論 4.1 單自由度系統(tǒng)傳遞函數(shù)的復模態(tài)展開式 4.1.1 特征方程有共軛復根 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)的復模態(tài)展開式 4.2.1 傳遞函數(shù)按極點展開式 4.2.2 留數(shù)與復振型的關(guān)系 4.3 復模態(tài)分析及其應用 4.3.1 復特征值問題 4.3.2 關(guān)于復模態(tài)與實模態(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 4.4.2 復振型對系數(shù)矩陣[A]、[B]的正交性 4.4.3 阻尼系統(tǒng)的強迫振動響應 5 2130mm軋機振動分析 5.1 有限元法簡介 5.2 振動分析的有限元理論 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簡介 5.3.1 簡介 5.3.2 ANSYS軟件的功能 5.3.3 ANSYS有限元分析的三個階段 5.4 機架的模態(tài)分析 5.4.1 2130mm冷連軋機介紹 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 擴展模態(tài)及觀察結(jié)果 5.4.5 機架各階典型模態(tài)結(jié)果分析 5.5 利用解析法對機架進行動力學分析 5.5.1 等效質(zhì)量法求解機架固有頻率 5.5.2 能量法求解機架(反對稱振型)固有頻率 5.5.3 能量法求解機架(對稱振型)固有頻率 5.5.4 能量法求解機架第4階模態(tài)固有頻率 5.5.5 等效質(zhì)量法求解機架(垂振)固有頻率 5.6 結(jié)構(gòu)尺寸對垂直振動固有頻率的影響 5.6.1 上橫梁高度對垂振固有頻率的影響 5.6.2 立柱斷面尺寸對垂振固有頻率的影響 5.6.3 機架垂振頻率及重量曲線分析 6 1450mm軋機振動分析 6.1 軋機機架的動力學分析 6.1.1 機架有限元模態(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)對垂直振動的影響分析 6.2 軋輥的動力學分析 6.2.1 軋輥的有限元分析 6.2.2 軋輥結(jié)構(gòu)參數(shù)對固有頻率的影響 6.3 軋機機組系統(tǒng)的有限元分析 7 5500mm軋機振動分析 7.1 機架強度和剛度的有限元分析 7.1.1 機架有限元模型的建立及網(wǎng)格劃分 7.1.2 機架的約束情況和載荷施加 7.1.3 機架的應力分析 7.1.4 機架的剛度分析 7.1.5 小結(jié) 7.2 5500mm軋機機架的優(yōu)化設計 7.2.1 優(yōu)化設計基本原理 7.2.2 優(yōu)化設計步驟 7.2.3 優(yōu)化變量的確定 7.2.4 機架簡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軋機機架的模態(tài)分析 7.3.1 結(jié)構(gòu)動力學分析簡介 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 機架有限元模型 7.3.5 機架各階模態(tài)分析結(jié)果 參考文獻