筒狀焊接結構的模態分析

張志紅

摘 要：焊接技術是制造業的重要組成部分，在各個重要的領域均做出了巨大貢獻。但現在的焊接技術還無法確保焊接結構沒有裂紋。本文利用有限元軟件ANSYS對結構分別進行裂紋產生前后的模態分析

關鍵詞：裂紋；ANSYS；模態分析

中圖分類號： TG404 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）26-172-2

1概述

模態分析[1]常應用在工程振動領域中，最終目的是識別出系統的模態參數，從而為系統的故障診斷提供依據[2]。

2 建實體模型

本文采用ANSYS軟件建模。該結構的材料選用為灰鑄鐵，結構尺寸為250mm*250mm*750mm，密度為7200kg/m3；彈性模量1.2E11Pa；泊松比：0.25，實體模型如下圖1所示。

本文裂紋選在高度方向上，在裂紋長度方向上取了6個數值（分別為l=135mm、170mm、225mm、345mm、445mm、645mm）。裂紋單元類型和網格劃分方式的選取，均同沒有裂紋的情況相同。

3 加載

工作時，將該筒狀結構的底部與底座利用6個螺栓連接，然后對其進行施加約束。

4 結果

為了進一步研究裂紋對結構動力學特性的影響，主要針對不同裂紋長度的模態分析，并且均提取了前6階固有頻率。

從表1中明顯可以看出，隨著裂紋長度的逐漸增加，各階固有頻率均逐漸減小。

為了進一步分析各階固有頻率隨著裂紋長度變化的下降程度，在表1 的基礎上，建立直角坐標系[3]（橫坐標為裂紋長度，縱坐標為固有頻率的減少量），如圖2所示。從圖2可以明顯地看出：前3階固有頻率下降的幅度小，后3階固有頻率下降的幅度相對大。

5 結束語

通過對產生前后裂紋的結構進行模態分析比較，可以得出產生裂紋后的固有頻率比沒有裂紋產生時要小。隨著裂紋長度的增加，各階固有頻率值都呈下降趨勢。但各階固有頻率的下降幅度不同：高階固有頻率下降的幅度相對大，低階固有頻率下降的幅度比較小。

參 考 文 獻

[1] 張洪才，何波.有限元——ANSYS 13.0從入門到實踐[M].北京：機械工業出版社，2011，124-130.

[2] 徐可君，江龍平.裂紋葉片對固有頻率影響的分析[J].推進技術，2009，18（6）：68-71.

[3] 陳毓珍.基于振動特性的工程結構裂紋診斷[D].大連：大連理工大學，2004.