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矿用振动筛随机结构动力学的随机动力学分析

建立矿用振动筛随机结构动力学有限元模型,进行随机动力学分析的基本步骤如下:
① 建立矿用振动筛结构系统的动力学分析有限元模型,确定其解法;
② 确定随机结构系统中随机变量及其分布函数;
③ 确定随机抽样方法,按基本随机变量的已知概率分布进行随机抽样,产生随机数;
④ 按产生随机数生成随机结构样本,带入有限元模型进行响应求解;
⑤ 求出单个样本指定响应结果的样本反应值;
⑥ 对所有样本反应值进行统计学分析,得到响应结果的均值、方差等。

    随机有限元方法就是采用合适的随机抽样方法,对随机系统中随机参数抽样,得到随机参数样本值带入到有限元模型中进行求解,经过足够多次数的抽样及有限元求解,将大量样本有限元求解的结果进行统计分析,得到随机系统反应值的均值、标准差等。整个计算过程中,矿用振动筛有限元模型不需要进行修改。

    对于矿用振动筛随机结构系统,其随机参数已由上一小节分析得出;在计算精度一定的条件下,拉丁超立方抽样对样本数目的节省非常显著,可减少20%-40%的模拟循环次数,因此随机抽样方法采用拉丁超立方抽样方法。随机有限元方法对矿用振动筛结构进行随机动力学分析要解决问题是有限元模型的建立,既要对真实结构进行合理的模拟,还要兼顾计算资源的消耗,即模拟效率。随机有限元方法对
矿用振动筛随机结构进行动力学分析的关键问题。

    从矿用振动筛结构分析得到,矿用振动筛筛箱部分主要是以板梁结构为主。根据矿用振动筛实际结构及受力特点,采用壳单元及梁单元模拟筛箱中的薄板结构和梁结构,对其分别进行独立的网格划分;对焊接连接和螺栓连接使用自由度耦合和约束方程技术将独立划分网格的各结构件进行合理的连接;建立刚性区,合理施加激振力载荷;对于弹簧支撑组部分,橡胶弹簧使用实体单元建立有限元模型,在单元功能中能够考虑到橡胶阻尼对整体结构的影响。

    在建立有限元模型前,需要确定矿用振动筛结构动力学分析中的参数,包括橡胶弹簧的弹性模量、泊松比、密度、阻尼,侧板、横梁等使用的钢材弹性模量、密度、泊松比等材料参数,及作为外部载荷的激振力。

     矿用振动筛中侧板、补强板、法兰等结构,其厚度方向的尺寸远小于其余两个方向的尺寸。如侧板结构,其长度为5.56m,最高处为2.06m,厚度仅为0.01m。因此模型中采用单元模拟侧板等薄板结构,将这类三维构件使用二维单元模拟,提高计算效率,同时保证计算精度。

    通常在用实体单元建模中,各几何体之间通过布尔操作进行连接,即将多个实体黏合在一起,在其接触面上具有共同的边界。而实际结构中,侧板、补强板等都是通过螺栓连接在一起,因此实体建模的连接方式会导致计算结果误差较大;也有研究将螺栓连接位置用非线性接触单元进行处理,但矿用振动筛结构螺栓连接非常多,大量使用接触单元会导致计算规模超大,非线性收敛十分困难,无法完成计算。

责任编辑:东源机械

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矿用振动筛
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