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基于ANSYS的舞臺升降臺結構的模態分析

技術應用 | 來源:中國輸送帶網 | 作者:[db:作者] 發布日期:2016-02-27 查看次數:1948

核心提示:  楊宗良王秀為2(1.黑龍江省機械科學研究院,哈爾濱150040;。黑龍江省龍財資產經營有限公司,哈爾濱150090動、共振提供了理論依據?! ∥枧_升降臺是現代劇場中重要的機械設備,為了保證設備運行

  楊宗良王秀為2(1.黑龍江省機械科學研究院,哈爾濱150040;。黑龍江省龍財資產經營有限公司,哈爾濱150090動、共振提供了理論依據。

  舞臺升降臺是現代劇場中重要的機械設備,為了保證設備運行的可靠性,在設計時對設備結構進行力學分析是非常必要的。本文僅以有限元方法為主要數學工具,對舞臺結構的振動特性進行相應的分析。

  機械結構在彈性力或載荷作用下未達到靜力學的平衡狀態,有規律地在平衡位置附近做振動。模態分析主要計算結構部件和系統的固有頻率及振型。在模態分析時,應力和位移等都是時間的函數。

  哈爾濱市科技創新人才研究專項資金項目填時間0.8s(縮短填充時間,從而提高充填速度)保壓切換點為模腔填充99%時開始保壓(推遲進入保壓的時間,從而提高保壓效果)改為二級保壓,**段保壓時間為4s,第二段保壓時間為2s,**段保壓壓力為*大射壓壓力的95%,第二段保壓為*大射壓壓力的85%(增加保壓所示,優化后塑件整體變形更為均勻,翹曲變形明顯縮小。為優化后成型塑件的頂出時體積收縮率圖,塑件的頂出時體積收縮率比優化前整體更均勻(可從顏色分布上判斷)而塑件的翹曲變形云圖上也可以看出塑件的變形較優化前的1.658mm減小為1.488mm,如所示。但從翹曲變形云圖上可以看出,雖然此設計已經達到減小變形的目的,但還有進一步優化的余地,主要表現為圖中同一模腔上1機械結構模態分析基本理論為了使結構具有良好的穩定性、可靠性及控制精度,確定合理的機械結構設計方案,必須對系統進行模態分析。模態分析就是通過計算系統的一些特征值,確定包括系統的固有頻率和模態振型等系統的振動特性。由于本文分析的舞臺為大型框架機構,外界振動對機構的影響可能較大,所以本文研究的重點是系統固有特性的分析。

  本文舞臺結構的模態分析屬于線彈性單元,而且結構中材料特性是恒定的。結構的剛度和質量保持恒定是進行模態分析的假設和限制條件,結構不受隨時間變化下變形量仍然相差較大,主要產生原因為塑件上下部分不是同時充滿,造成一部分過壓,一部分欠壓,從而導致變形不一。調整的方式為進一步調整澆口位置,以使得塑件上下可以同時充滿。

  4結語通過CAE模擬結果,模具設計人員無需試模即可充分了解塑料熔體在模具型腔的充填情況,可及時發現設計中的不合理部分,實現模具結構的合理設計并確定合適的工藝參數,這些對于提高模具設計質量,縮短模具開發周期效益明顯北京:清華大學出版社,204.王蓓,王剛。MoldFlow模具分析應用實例。北京:清華大學出周其炎。MoldFlow5.0基礎與典型范例。北京:電子工業出版麻向軍,文勁松。MoldFlow軟件流動分析及應用。華南理工大學聚合物新型成型技術國家工程中心,華南理工大學-美國MoldFlow高級應用技術中心。

  麻向軍,文勁松。MoldFlow軟件翹曲分析及應用。華南理工大學聚合物新型成型技術國家工程中心,華南理工大學-美國MoldFlow高級應用技術中心。

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  有頻率f為fi=系統的剛度矩陣和質量矩陣決定了系統的固有頻率fi和模態在振動分析中有重要的意。

  2舞臺升降臺結構的有限元模型舞臺升降臺的平臺、立柱和托架都是采用槽鋼連接而成,符合薄殼計算理論。因此采用面建立槽鋼的模型。

  而絲杠則根據實際結構和尺寸進行構造,有效滿足計算精度,且便于有限元建模。配重組件和導向組件則可以在模型中直接通過設定邊界條件實現,忽略其建模。建立完舞臺升降臺的模型后,我們選擇用SOLID95單元和SHELL93殼單元,本文采用手工劃分和自動劃分相結合的方式對升降臺結構進行網格劃分,建立了舞臺升降臺的有限元網格模型。如所示。

  從振型圖中可以看出,1階和2階模表1舞臺結構的前6階固有頻率階數3舞臺結構的邊界條件的施加在ANSYS中施加整體加速度為9.8m/s2來模擬重力作用。由于舞臺結構的配重是以鋼絲繩連接到舞臺的托架上,對于舞臺結構來說是一種外力的作用,不改變其固有剛度、強度特性。因此配重以節點集中力的形式施加在實際的托架上的對應位置,方向為豎直向上。舞臺臺面上滿鋪地板,相對于剛性框架來說,地板重量較小,可忽略不計。

  舞臺機構的位移及自由度的約束主要在絲杠兩端的軸承和導向機構上。在計算中,約束絲杠底端軸承安裝面態的振型是舞臺臺面沿水平方向的振動,這主要是因為臺面質量較大,而舞臺立柱的橫向剛度相對較弱造成的。3階模態的振型是舞臺臺面在水平面內的轉動,也是主要受限于立柱剛度。4階模態的振型是舞臺臺面的上下變形振動。從振動頻率來看,舞臺結構的1階自振頻率較低,不到12Hz,但還是高于穩固的地基和建筑的自振頻率2倍以上,滿足應用要求。

  結語本文對舞臺結構進行了模態分析。得到了前6階自振頻率和振型,對振動形式及產生的原因進行了分析,從低階頻率值可以驗證舞臺結構能夠滿足剛度設計要求和應用要求。(編輯黃荻)機械設計及制造。


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