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礦用振動篩隨機結構動力學的隨機動力學分析

建立礦用振動篩隨機結構動力學有限元模型,進行隨機動力學分析的基本步驟如下:
① 建立礦用振動篩結構係統的動力學分析有限元模型,確定其解法;
② 確定隨機結構係統中隨機變量及其分布函數;
③ 確定隨機抽樣方法,按基本隨機變量的已知概率分布進行隨機抽樣,產生隨機數;
④ 按產生隨機數生成隨機結構樣本,帶入有限元模型進行響應求解;
⑤ 求出單個樣本指定響應結果的樣本反應值;
⑥ 對所有樣本反應值進行統計學分析,得到響應結果的均值、方差等。

    隨機有限元方法就是采用合適的隨機抽樣方法,對隨機係統中隨機參數抽樣,得到隨機參數樣本值帶入到有限元模型中進行求解,經過足夠多次數的抽樣及有限元求解,將大量樣本有限元求解的結果進行統計分析,得到隨機係統反應值的均值、標準差等。整個計算過程中,礦用振動篩有限元模型不需要進行修改。

    對於礦用振動篩隨機結構係統,其隨機參數已由上一小節分析得出;在計算精度一定的條件下,拉丁超立方抽樣對樣本數目的節省非常顯著,可減少20%-40%的模擬循環次數,因此隨機抽樣方法采用拉丁超立方抽樣方法。隨機有限元方法對礦用振動篩結構進行隨機動力學分析要解決問題是有限元模型的建立,既要對真實結構進行合理的模擬,還要兼顧計算資源的消耗,即模擬效率。隨機有限元方法對
礦用振動篩隨機結構進行動力學分析的關鍵問題。

    從礦用振動篩結構分析得到,礦用振動篩篩箱部分主要是以板梁結構為主。根據礦用振動篩實際結構及受力特點,采用殼單元及梁單元模擬篩箱中的薄板結構和梁結構,對其分別進行獨立的網格劃分;對焊接連接和螺栓連接使用自由度耦合和約束方程技術將獨立劃分網格的各結構件進行合理的連接;建立剛性區,合理施加激振力載荷;對於彈簧支撐組部分,橡膠彈簧使用實體單元建立有限元模型,在單元功能中能夠考慮到橡膠阻尼對整體結構的影響。

    在建立有限元模型前,需要確定礦用振動篩結構動力學分析中的參數,包括橡膠彈簧的彈性模量、泊鬆比、密度、阻尼,側板、橫梁等使用的鋼材彈性模量、密度、泊鬆比等材料參數,及作為外部載荷的激振力。

     礦用振動篩中側板、補強板、法蘭等結構,其厚度方向的尺寸遠小於其餘兩個方向的尺寸。如側板結構,其長度為5.56m,最高處為2.06m,厚度僅為0.01m。因此模型中采用單元模擬側板等薄板結構,將這類三維構件使用二維單元模擬,提高計算效率,同時保證計算精度。

    通常在用實體單元建模中,各幾何體之間通過布爾操作進行連接,即將多個實體黏合在一起,在其接觸麵上具有共同的邊界。而實際結構中,側板、補強板等都是通過螺栓連接在一起,因此實體建模的連接方式會導致計算結果誤差較大;也有研究將螺栓連接位置用非線性接觸單元進行處理,但礦用振動篩結構螺栓連接非常多,大量使用接觸單元會導致計算規模超大,非線性收斂十分困難,無法完成計算。

責任編輯:東源機械

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礦用振動篩
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