斗轮堆取料机有限元建模方法及模态分析

发布时间：2021-01-08 00:00

　　斗轮堆取料机是一种结构复杂的大型散料运输设备,其有限元模型在建立过程中很容易出现与实际结构对不上的问题.基于三维建模软件SolidWorks和有限元分析软件Hypermesh,提出从局部到整体的逐层建模方法,建立有限元模型.为了验证模型的准确性,针对建立的斗轮堆取料机有限元模型进行模态分析,得到结构前6阶固有频率及振型.基于实验测得该型斗轮堆取料机的固有频率,将其与仿真结果对比,两者得到的固有频率基本一致,测试相对误差在5%以内,精度较好.实验验证及数值仿真表明:通过逐层建模方法建立的有限元模型能有效地揭示斗轮堆取料机的结构特性,为此类型斗轮堆取料机的结构设计和动力学分析提供参考.同时,逐层建模的方法更加快捷高效,为大型复杂结构建模仿真提供了参考和借鉴. 

【文章来源】：湖南科技大学学报(自然科学版). 2020,35(02)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

斗轮堆取料机的三维模型

将斗轮堆取料机的三维模型按照多个部件分别导入Hypermesh中，模型导入后进行拓扑检查和几何清理工作，清理自由边和T形边，确保网格划分的速度和质量，提高计算精度．斗轮悬臂部分本身的形状是不规则的，其上方安装了许多零部件如斗轮机构、前臂架带式输送机、改向滚筒、上下托辊、配重装置和走台栏杆等，由于这些零部件的结构复杂、尺寸大小不一致，在建立有限元模型的过程中，需将这些都去掉．如图2所示为斗轮堆取料机的回转机构．由于结构是对称分布，故将其截开，后期通过镜像处理，同时，将结构简化处理，结果如图3所示．行车机构在斗轮堆取料机运作的情况下，对整个结构影响较小，可以忽略不计．图3 经过整体装配后的回转机构

图2 回转机构的简化模型网格划分是进行有限元分析的一个重要环节，将直接影响计算结果的精度和工作量[14]．斗轮堆取料机的结构以钢板结构为主，采用壳单元模拟．对模型进行抽中面处理之后，根据模型大小以及在保证计算精度的前提下，设定网格单元的大小为30 mm，使用2D单元自动划分网格处理，对划分好的网格要进行单元质量检查．在有限元模型中对翘曲度、纵横比、扭曲角和雅克比等都有严格的限制．同时，允许有一些不合格的单元，不过其与总单元的比例必须要低于15%[15].

【参考文献】：
期刊论文
[1]堆取料机悬臂梁的振动特性思考[J]. 刘旭.  科技创新与应用. 2018(33)
[2]浅谈堆取料机设备现状及发展[J]. 王法,孙悦夫.  中国新技术新产品. 2017(02)
[3]基于Hypermesh和Workbench的钻机平台模态分析[J]. 李茂,刘桓龙,于兰英,柯坚.  现代机械. 2016(04)
[4]斗轮取料机臂架机构刚柔耦合体的动力学仿真[J]. 刘星茹,史荣,刘春华.  机械设计. 2016(06)
[5]斗轮堆取料机动态仿真分析[J]. 黄强,张文超.  机械制造与自动化. 2015(04)
[6]基于Hypermesh和ANSYS的轮胎式联轴器的强度分析[J]. 王磊,吴新跃.  机械工程师. 2011(12)
[7]堆料机悬臂振动现象分析[J]. 李纪鹏.  矿业装备. 2011(Z1)
[8]斗轮堆取料机的发展与展望[J]. 应光伟,李波,刘勤国,张起伟.  港口装卸. 2010(04)
[9]基于HyperMesh的有限元前处理技术[J]. 熊珍兵,罗会信.  排灌机械. 2006(03)
[10]基于 Ansys 的斗轮堆取料机金属结构有限元分析[J]. 韩刚华,梁智强,余崇义.  港口装卸. 2005(05)

硕士论文
[1]斗轮堆取料机前臂架结构静、动力学分析[D]. 杨明勇.昆明理工大学 2013



本文编号：2963495