振動篩結(jié)構(gòu)隨機(jī)動力學(xué)研究.pdf

1、振動篩在制造、安裝、運(yùn)行等環(huán)節(jié)中,不可避免地存在著大量隨機(jī)因素,傳統(tǒng)分析是將所有動力學(xué)相關(guān)參數(shù)視為確定性的量,對于使用過程中出現(xiàn)的某些結(jié)構(gòu)破壞問題,傳統(tǒng)分析模型難以給出合理的解釋。因此采用隨機(jī)動力學(xué)模型揭示實(shí)際存在的隨機(jī)因素對振動篩動力學(xué)特性及其響應(yīng)產(chǎn)生的影響規(guī)律,具有重要的理論意義和實(shí)用價值。本文將隨機(jī)動力學(xué)理論與有限元方法結(jié)合,建立了振動篩隨機(jī)動力學(xué)模型進(jìn)行隨機(jī)動力學(xué)分析,考慮了激勵隨機(jī)參數(shù)和結(jié)構(gòu)隨機(jī)參數(shù),對結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性和響應(yīng)變異

2、規(guī)律及隨機(jī)響應(yīng)變異變化率進(jìn)行了研究,并針對某型振動篩進(jìn)行了具體分析,主要內(nèi)容如下:1、對某振動篩用橡膠彈簧進(jìn)行力學(xué)性能實(shí)驗,通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)橡膠彈簧剛度可以劃分為近似線性剛度區(qū)和非線性剛度區(qū),對于橡膠彈簧近似線性剛度區(qū),提出了均值剛度的概念及計算方法。應(yīng)用應(yīng)變能理論,建立適合所研究橡膠彈簧的基于Mooney-Rivlin五參數(shù)應(yīng)變能函數(shù)的非線性本構(gòu)方程及其非線性有限元分析模型,并驗證其精度。同時,采用均值剛度建立橡膠彈簧線性分析模型,其精度

3、與非線性計算基本相同,在振動篩工作范圍內(nèi)可以作為非線性模型合理的替代。2、對振動篩整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行動態(tài)測試,得到振動篩模態(tài)頻率及振動篩平穩(wěn)工作時的振幅,結(jié)果表明結(jié)構(gòu)各階模態(tài)頻率均未與工作頻率重合,平穩(wěn)工作時不會出現(xiàn)共振現(xiàn)象。3、將隨機(jī)動力學(xué)理論與有限元方法結(jié)合到一起,考慮激勵參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)隨機(jī)性,建立振動篩隨機(jī)動力學(xué)模型,給出模型建立方法及分析流程圖。針對振動篩隨機(jī)動力學(xué)模型中的關(guān)鍵問題,提出了梁—?dú)卧Ｐ?通過自定義梁截面單元、自由度耦

4、合及建立約束方程、建立剛性區(qū)等方法解決有限元建模中關(guān)鍵問題。應(yīng)用梁—?dú)卧Ｐ蛯φ駝雍Y整體結(jié)構(gòu)及主要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行模態(tài)分析和動力學(xué)響應(yīng)分析,通過與實(shí)驗結(jié)果及傳統(tǒng)實(shí)體單元模型模擬結(jié)果對比,驗證了梁—?dú)卧Ｐ偷木燃胺治鲂省?、定義模態(tài)頻率、振幅及動應(yīng)力的相對均差系數(shù)和變異系數(shù),定量描述振動篩隨機(jī)動力學(xué)變異規(guī)律。分別以結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率、振幅及動應(yīng)力的相對均差系數(shù)函數(shù)和變異系數(shù)函數(shù)為目標(biāo)函數(shù),隨機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)及隨機(jī)激勵參數(shù)的變異系數(shù)為自變量,定義相

5、對均差系數(shù)變化率及變異系數(shù)變化率兩個無量綱量,定量描述振動篩模態(tài)頻率、振幅及動應(yīng)力變異靈敏程度。5、應(yīng)用建立的隨機(jī)動力學(xué)模型對振動篩模態(tài)頻率變異性進(jìn)行研究,考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)單獨(dú)隨機(jī)及同時隨機(jī)時,分析在一階矩、二階矩意義下模態(tài)頻率變異性隨參數(shù)變異系數(shù)變化規(guī)律。對于本文研究的振動篩,得到了影響低階頻率變異性及高階頻率變異性的主要參數(shù)分別為橡膠彈簧彈性模量變異系數(shù)、鋼材密度變異系數(shù);當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)同時存在隨機(jī)性時,振動篩模態(tài)頻率密集度降低。通過對頻率

6、比分析,給出參數(shù)變異系數(shù)的合理范圍;同時對模態(tài)頻率變異性變化率分析,確定各階頻率對參數(shù)變異系數(shù)的靈敏程度,得到模態(tài)頻率變異變化率排序。6、考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)隨機(jī)時,對振動篩隨機(jī)響應(yīng)的變異性進(jìn)行研究,得到振動篩各主要結(jié)構(gòu)部件振幅及動應(yīng)力隨機(jī)響應(yīng)結(jié)果在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)隨機(jī)條件下的變異規(guī)律。結(jié)構(gòu)參數(shù)單獨(dú)隨機(jī)時,從保證篩分效率及振動篩平穩(wěn)運(yùn)行的角度,給出橡膠彈簧彈性模量及鋼材密度參數(shù)變異系數(shù)合理范圍;結(jié)構(gòu)參數(shù)同時隨機(jī)時,當(dāng)參數(shù)變異系數(shù)達(dá)到臨界值,振動篩部

7、分結(jié)構(gòu)動應(yīng)力均值超過許用應(yīng)力,結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞,研究結(jié)果從隨機(jī)的角度,為振動篩運(yùn)行中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)破壞給出了確定性模型無法解釋的原因。對隨機(jī)響應(yīng)變異變化率分析得到響應(yīng)變異變化率排序,其中振幅及動應(yīng)力的變異變化率對鋼材密度變異系數(shù)最敏感。7、考慮激勵參數(shù)隨機(jī)時,對振動篩振幅及動應(yīng)力變異性進(jìn)行研究,激勵隨機(jī)參數(shù)包括質(zhì)量矩、激振力方向角、激振力頻率。結(jié)果表明:振動篩響應(yīng)變異系數(shù)隨激勵參數(shù)變異系數(shù)增加而增大;質(zhì)量矩變異系數(shù)和激振力頻率變異系數(shù)對振幅