旋挖钻机三角架结构动力学分析

摘要

随着建筑工程机械向多样化和专业化方向发展，对其结构的要求越来越高。就结构设计而言，动力学分析既是动态设计的一个重要组成部分，又是结构设计的关键所在。因此，因此对建筑工程机械进行动力学分析，研究其动力学特性，具有很大的经济意义和实用价值。结构设计是工程机械设计的一个重要环节，而动力学分析是结构设计过程中的必不可少的步骤。本文以旋挖钻机为研究对象，运用结构动力学分析理论，借助有限元分析软件和模态试验技术，对承受动力载荷的旋挖钻机的主要部件——三角架结构进行结构静力和动力分析，既解决了结构设计中的实际问题，也为动态设计在建筑工程机械结构设计分析中的应用和推广作出了有效尝试和探索。本文首先运用有限元分析软件ANSYS，根据旋挖钻机三角架的结构特点和实际工作状况，建立三角架的三维有限元力学模型；然后进行结构静力学分析，揭示结构在典型工况下的应力分布情况；再进行模态分析，确定结构的固有频率和相应振型，为进行其他动态性能分析奠定了基础，也为三角架结构的优化设计提供了理论依据。为了验证有限元分析的正确性，本课题对三角架结构进行了静态和动态强度试验；为了获取三角架的实际动态特性，又对旋挖钻机进行了模态试验。本试验利用旋挖钻机的钻杆作为振源，用加速度传感器获得三角架结构在钻杆激励下的响应，进而对信号进行模态参数识别，得到结构的固有频率和相应振型。最后，本课题还对三角架结构进行了谐响应初步分析。通过谐响应分析，获取测试点在不同频率下不同方向的振幅。关键词：旋挖钻机，三角架，力学模型，有限元分析，静力学分析，动力学分析，模态分析，动应力试验，模态试验，谐响应分析

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.1.1课题研究的意义

1.1.2国内外三角架结构的研究现状

1.1.3课题研究的方法和手段

1.1.4论文研究思路及主要内容

第二章有限元法和三角架结构有限元分析

2.1有限单元法的基本方法

2.2有限单元分析的一般步骤

2.3动力分析有限元法

2.3.1动力分析有限元法的特点

2.3.2动力分析有限元法的一般步骤

2.4有限元软件ANSYS简介

2.5旋挖钻机三角架结构有限元模型的建立

2.5.1旋挖钻机简介

2.5.2三角架有限元模型的建立

2.6三角架结构的有限元计算

2.7三角架结构的有限元分析

第三章旋挖钻机三角架结构的模态分析

3.1模态分析的理论基础

3.2利用ANSYS进行模态分析计算

3.3三角架结构的模态分析结果

3.4三角架结构的模态分析振型

第四章旋挖钻机的动应力及模态试验

4.1三角架结构的动应力试验

4.1.1试验工况

4.1.2试验装置、仪器配置及测试系统

4.1.3数据采集系统软件AdCras的应用及其功能介绍

4.1.4动应力试验的准备及设备参数设置

4.1.5数据处理

4.1.6动应力试验的结果

4.2三角架结构的模态试验

4.2.1试验模态分析的理论基础

4.2.2模态试验的基本方法和基本过程

4.2.3模态试验中激励方式的选择

4.2.4试验装置、仪器配置及测试系统

4.2.5模态分析软件包MaCras的应用及其功能介绍

4.2.6 MaCras模态分析总框图

4.2.7模态试验的准备及设备参数设置

4.2.8模态试验的结果与理论分析比较

第五章三角架结构的谐响应分析

5.1谐响应分析的概念

5.2利用ANSYS进行谐响应分析

5.2.1模态叠加法

5.2.2 ANSYS谐响应分析(模态叠加法)过程

5.3三角架结构的谐响应分析计算

第六章结论和展望

6.1结论

6.1.1三角架结构的有限元静态分析

6.1.2三角架结构的动应力试验

6.1.3三角架结构的模态分析

6.1.4三角架结构的模态试验

6.1.5三角架结构的谐响应分析

6.2本课题深入研究设想

致谢

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果