定激勵下板梁振動功率流最小響應(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、簡支彈性梁構(gòu)件的振動特性，具有一定的理論意義和重要實(shí)用價值。
　　 板梁結(jié)構(gòu)大量運(yùn)用于機(jī)械工程結(jié)構(gòu)中，本文分析了其振動響應(yīng)特性，找出在定激勵作用下的最小振動響應(yīng)，進(jìn)行了較深入的理論研究，并具有明確的應(yīng)用對象（內(nèi)燃叉車）。
　　 對板梁結(jié)構(gòu)各個結(jié)構(gòu)參數(shù)影響板梁結(jié)構(gòu)的振動特性進(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)化策略對三種不同的邊界條件的板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了激勵點(diǎn)位置尋優(yōu);對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:
　　 首先研究振動功率流的基本原理、基本概念、計算方法，然后基于振動理論，研究定激勵作用下板的振動的分析方法，利用結(jié)構(gòu)動力學(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，并對在激勵點(diǎn)位置、板長、板寬、板厚等參數(shù)變化時進(jìn)行了數(shù)值計算，以上理論研究為叉車類車架結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)分析提供了一種方法，為這類結(jié)構(gòu)的動特性改進(jìn)與設(shè)計提供了理論依據(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)計時，只要工程設(shè)計允許時就可以盡可能

4、加大厚度;(2)這三種邊界條件的板損耗因子增大時，功率流峰值減小，在工程設(shè)計時，若要減小振動功率峰值，要選大的損耗因子;(3)這三種邊界條件的板長值由小變大時，功率流峰值一致變小，在工程設(shè)計時，盡可能選擇大的板長值;(4)這三種邊界條件的板寬取小值時，功率流峰值小，在工程設(shè)計時，選擇小的板寬度值是有利的。小寬度板的模態(tài)有一些沒有被激勵起來，所以振動能量很小。在工程設(shè)計時，若能讓大多數(shù)模態(tài)不被激發(fā)就是振動能量最小的，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，來避免模態(tài)的激發(fā);(5)對于四邊固定板、兩邊固定兩邊自由板，其邊界對稱，激勵點(diǎn)在中心時的振動功率流峰值大于激勵點(diǎn)不在中心時的情況。盡管在中心時被激發(fā)的模態(tài)數(shù)少，但此時模態(tài)一旦被激發(fā)，峰值能量就較大，激勵點(diǎn)不在中心時，盡管激勵出了較多的模態(tài)，可此時的模態(tài)峰值較小。在工程設(shè)計時，若是激勵點(diǎn)在板中心時，一定要考察出此時是否激勵出模態(tài)。對于兩邊固定兩邊自由板、三邊固定一邊自由板，不僅是激勵點(diǎn)要避開中心點(diǎn)激勵，還要避

6、開自由邊上的激勵;(6)這三種邊界條件的板，在工程設(shè)計時，都需要考慮激勵點(diǎn)避開板的中心，在寬度方向上激勵點(diǎn)位置不同，峰值出現(xiàn)大小交替，所以，工程設(shè)計時，必須通過仔細(xì)計算才能找到使得峰值最小位置點(diǎn);(7)當(dāng)激勵點(diǎn)位置相同時，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)計時，要具體計算來確定用何種邊界條件。
　　 針對具有工程意義的簡支彈性梁結(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)梁越長振動功率流峰值越小;(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)計時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)計時，當(dāng)梁截面積為定值時，盡量加大截面高度減小截面寬度;(5)激勵點(diǎn)從中間向兩端移動變化時候，功率流的峰值變小，激勵點(diǎn)盡量選擇在離兩端近一些。(6)得到設(shè)計簡支-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設(shè)計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)律計算最終確定其剛度、梁的長、寬、高、壁厚。
　　 最后運(yùn)用大型商業(yè)軟件ANSYS對板模型、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，動力裝置支承在車架上，內(nèi)燃叉車的振動始終困擾著生產(chǎn)企業(yè)，制約著內(nèi)