定激勵(lì)下板梁振動(dòng)功率流最小響應(yīng)的研究.pdf

1、本論文以實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的工程項(xiàng)目為背景，采用理論分析、模擬仿真相結(jié)合方法，以振動(dòng)功率流大小為指標(biāo)，研究了板構(gòu)件在不同邊界條件下、簡(jiǎn)支彈性梁構(gòu)件的振動(dòng)特性，具有一定的理論意義和重要實(shí)用價(jià)值。
　　 板梁結(jié)構(gòu)大量運(yùn)用于機(jī)械工程結(jié)構(gòu)中，本文分析了其振動(dòng)響應(yīng)特性，找出在定激勵(lì)作用下的最小振動(dòng)響應(yīng)，進(jìn)行了較深入的理論研究，并具有明確的應(yīng)用對(duì)象（內(nèi)燃叉車）。
　　 對(duì)板梁結(jié)構(gòu)各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)影響板梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性進(jìn)行了分析，編制了數(shù)值優(yōu)化程

2、序，以功率流峰值最大值最小的優(yōu)化策略對(duì)三種不同的邊界條件的板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了激勵(lì)點(diǎn)位置尋優(yōu);對(duì)比三種不同邊界板結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化結(jié)果，得到三邊固定一邊自由板結(jié)構(gòu)振動(dòng)功率流峰值最小，兩邊固定兩邊自由板模型功率流峰值最大的結(jié)論。為工程上的設(shè)計(jì)提供理論參考指導(dǎo)。本文的研究工作包括以下內(nèi)容:
　　 首先研究振動(dòng)功率流的基本原理、基本概念、計(jì)算方法，然后基于振動(dòng)理論，研究定激勵(lì)作用下板的振動(dòng)的分析方法，利用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、機(jī)械導(dǎo)納的有關(guān)理論和處理方法，

3、從功率流的基本概念和基本原理出發(fā)推導(dǎo)出了在定激勵(lì)作用下兩邊固定兩邊自由板、四邊固定板、三邊固定一邊自由板功率流表達(dá)式，并對(duì)在激勵(lì)點(diǎn)位置、板長(zhǎng)、板寬、板厚等參數(shù)變化時(shí)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，以上理論研究為叉車類車架結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析提供了一種方法，為這類結(jié)構(gòu)的動(dòng)特性改進(jìn)與設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。得到具有工程意義的一般性結(jié)論:
　　 (1)這三種邊界條件的板厚度的增加，板的功率流峰值是一致減小的。所以在工程設(shè)計(jì)時(shí)，只要工程設(shè)計(jì)允許時(shí)就可以盡可能

4、加大厚度;(2)這三種邊界條件的板損耗因子增大時(shí)，功率流峰值減小，在工程設(shè)計(jì)時(shí)，若要減小振動(dòng)功率峰值，要選大的損耗因子;(3)這三種邊界條件的板長(zhǎng)值由小變大時(shí)，功率流峰值一致變小，在工程設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能選擇大的板長(zhǎng)值;(4)這三種邊界條件的板寬取小值時(shí)，功率流峰值小，在工程設(shè)計(jì)時(shí)，選擇小的板寬度值是有利的。小寬度板的模態(tài)有一些沒(méi)有被激勵(lì)起來(lái)，所以振動(dòng)能量很小。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，若能讓大多數(shù)模態(tài)不被激發(fā)就是振動(dòng)能量最小的，可實(shí)際工程大量運(yùn)用薄壁

5、結(jié)構(gòu)件，我們要合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來(lái)避免模態(tài)的激發(fā);(5)對(duì)于四邊固定板、兩邊固定兩邊自由板，其邊界對(duì)稱，激勵(lì)點(diǎn)在中心時(shí)的振動(dòng)功率流峰值大于激勵(lì)點(diǎn)不在中心時(shí)的情況。盡管在中心時(shí)被激發(fā)的模態(tài)數(shù)少，但此時(shí)模態(tài)一旦被激發(fā)，峰值能量就較大，激勵(lì)點(diǎn)不在中心時(shí)，盡管激勵(lì)出了較多的模態(tài)，可此時(shí)的模態(tài)峰值較小。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，若是激勵(lì)點(diǎn)在板中心時(shí)，一定要考察出此時(shí)是否激勵(lì)出模態(tài)。對(duì)于兩邊固定兩邊自由板、三邊固定一邊自由板，不僅是激勵(lì)點(diǎn)要避開中心點(diǎn)激勵(lì)，還要避

6、開自由邊上的激勵(lì);(6)這三種邊界條件的板，在工程設(shè)計(jì)時(shí)，都需要考慮激勵(lì)點(diǎn)避開板的中心，在寬度方向上激勵(lì)點(diǎn)位置不同，峰值出現(xiàn)大小交替，所以，工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須通過(guò)仔細(xì)計(jì)算才能找到使得峰值最小位置點(diǎn);(7)當(dāng)激勵(lì)點(diǎn)位置相同時(shí)，三種邊界條件板各有優(yōu)劣，取決于點(diǎn)的具體位置，工程設(shè)計(jì)時(shí)，要具體計(jì)算來(lái)確定用何種邊界條件。
　　 針對(duì)具有工程意義的簡(jiǎn)支彈性梁結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了理論分析，得出了具有工程意義的結(jié)果:(1)梁越長(zhǎng)振動(dòng)功率流峰值越小;(2)

7、壁厚值需要適當(dāng)選擇;(3)梁損耗因子增大，功率流峰值一致減小，在工程設(shè)計(jì)時(shí)若主要考慮減小功率峰值，就可取較大值的損耗因子，但損耗因子增大，會(huì)使得阻尼材料的重量增加;(4)梁截面積不變，而截面高增加，功率流峰值在減小，所以在工程設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)梁截面積為定值時(shí)，盡量加大截面高度減小截面寬度;(5)激勵(lì)點(diǎn)從中間向兩端移動(dòng)變化時(shí)候，功率流的峰值變小，激勵(lì)點(diǎn)盡量選擇在離兩端近一些。(6)得到設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支-彈性支承梁系統(tǒng)的順序是，首先根據(jù)結(jié)構(gòu)需要和強(qiáng)度要求

8、設(shè)計(jì)梁的基本參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)支承的穩(wěn)定性及減振的需要來(lái)設(shè)計(jì)彈性支承的剛度范圍，利用頻率方程數(shù)值方法確定固有頻率，然后根據(jù)本文總結(jié)的規(guī)律計(jì)算最終確定其剛度、梁的長(zhǎng)、寬、高、壁厚。
　　 最后運(yùn)用大型商業(yè)軟件ANSYS對(duì)板模型、梁模型進(jìn)行了模擬分析，得到了與理論分析相一致的結(jié)論，這也印證了理論分析的正確性。
　　 我們知道，內(nèi)燃叉車的主體結(jié)構(gòu)是鋼板焊接而成的車架，動(dòng)力裝置支承在車架上，內(nèi)燃叉車的振動(dòng)始終困擾著生產(chǎn)企業(yè)，制約著內(nèi)