單自由度彈簧振子模態(tài)

1、單自由度彈簧振子模態(tài)分析指導(dǎo)老師：馬培勇 學(xué)生姓名：周葵 學(xué) 號(hào)：2012216560 班 級(jí)：過程裝備與控制工程一班目錄一、課題研究背景2二、課題主要研究?jī)?nèi)容和方法3三、創(chuàng)建三維建模3四、模型參數(shù)Ansys分析4五、添加彈簧后的模型4六、模型的振形與固有頻率Ansys分析5七、公式驗(yàn)算5八、總結(jié)6 一、課題研究背景 彈簧是一種利用彈性來工作的機(jī)械零件。用彈性材料制成的零件在外力作用下發(fā)生形變，除去外力后又恢復(fù)原狀。亦作“ 彈簧 ”。一般用彈簧鋼制成。彈簧的種類復(fù)雜多樣，按形狀分，主要有螺旋彈簧、渦卷彈簧、板彈簧、異型彈簧等。 按受力性質(zhì)，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧，按形

2、狀可分為碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、螺旋彈簧、截錐渦卷彈簧以及扭桿彈簧等，按制作過程可以分為冷卷彈簧和熱卷彈簧。普通圓柱彈簧由于制造簡(jiǎn)單，且可根據(jù)受載情況制成各種型式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故應(yīng)用最廣。彈簧的制造材料一般來說應(yīng)具有高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性及良好的熱處理性能等，常用的有碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹彈簧鋼以及銅合金、鎳合金和橡膠等。彈簧的制造方法有冷卷法和熱卷法。彈簧絲直徑小于8毫米的一般用冷卷法，大于8毫米的用熱卷法。有些彈簧在制成后還要進(jìn)行強(qiáng)壓或噴丸處理，可提高彈簧的承載能力。 彈簧振子是一種簡(jiǎn)諧振子。它的典型結(jié)構(gòu)是由一個(gè)一端固定，質(zhì)量可以忽略的彈簧和連在它另一端（自由端）與一個(gè)跨

3、在氣墊導(dǎo)軌上的滑塊相連，如圖1，這樣類似的系統(tǒng)稱為彈簧振子。二、課題主要研究?jī)?nèi)容和方法 通過課題研究，我們大概了解單自由度彈簧振子系統(tǒng)的振動(dòng)情況，以及其在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。主要進(jìn)行單自由度彈簧振子模態(tài)分析，利用三維軟件建模，導(dǎo)入有限元分析軟件，通過有限元軟件對(duì)單自由度彈簧振子進(jìn)行固有頻率的計(jì)算與振形分析。三、創(chuàng)建三維建模四、模型參數(shù)Ansys分析矩形體體積：2.8252e-4立方米矩形體質(zhì)量：2.2178千克五、添加彈簧后的模型六、模型的振形與固有頻率Ansys分析1、 振形如圖2、 固有頻率：1068.7HZ七、公式驗(yàn)算顯然，與Ansys模態(tài)分析值相符?？梢夾nsys分析具有很高的可靠性。八、總結(jié) 想要成為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)工程師，需要識(shí)別這些頻率，并且當(dāng)有外力激勵(lì)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)知道它們?cè)鯓佑绊懡Y(jié)構(gòu)的響應(yīng)。理解模態(tài)振型和結(jié)構(gòu)怎樣振動(dòng)有助于設(shè)計(jì)工程師設(shè)計(jì)更優(yōu)的結(jié)構(gòu)。模態(tài)分析有太多的需要講解的地方，但這個(gè)例子僅僅是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的解釋?，F(xiàn)在我們能更好地理解模態(tài)分析主要是研究結(jié)構(gòu)的固有特性。理解固有頻率和模態(tài)振型（依賴結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布）有助于設(shè)計(jì)噪聲和振動(dòng)應(yīng)用