單自由度彈簧振子模態(tài)

1、單自由度彈簧振子模態(tài)分析指導老師：馬培勇 學生姓名：周葵 學 號：2012216560 班 級：過程裝備與控制工程一班目錄一、課題研究背景2二、課題主要研究內容和方法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、公式驗算5八、總結6 一、課題研究背景 彈簧是一種利用彈性來工作的機械零件。用彈性材料制成的零件在外力作用下發(fā)生形變，除去外力后又恢復原狀。亦作“ 彈簧 ”。一般用彈簧鋼制成。彈簧的種類復雜多樣，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，彈簧可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧，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單，且可根據受載情況制成各種型式，結構簡單，故應用最廣。彈簧的制造材料一般來說應具有高的彈性極限、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行強壓或噴丸處理，可提高彈簧的承載能力。 彈簧振子是一種簡諧振子。它的典型結構是由一個一端固定，質量可以忽略的彈簧和連在它另一端（自由端）與一個跨

3、在氣墊導軌上的滑塊相連，如圖1，這樣類似的系統(tǒng)稱為彈簧振子。二、課題主要研究內容和方法 通過課題研究，我們大概了解單自由度彈簧振子系統(tǒng)的振動情況，以及其在生活、生產中的應用。主要進行單自由度彈簧振子模態(tài)分析，利用三維軟件建模，導入有限元分析軟件，通過有限元軟件對單自由度彈簧振子進行固有頻率的計算與振形分析。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 想要成為一名優(yōu)秀的設計工程師，需要識別這些頻率，并且當有外力激勵結構時，應知道它們怎樣影響結構的響應。理解模態(tài)振型和結構怎樣振動有助于設計工程師設計更優(yōu)的結構。模態(tài)分析有太多的需要講解的地方，但這個例子僅僅是一個非常簡單的解釋?，F(xiàn)在我們能更好地理解模態(tài)分析主要是研究結構的固有特性。理解固有頻率和模態(tài)振型（依賴結構的質量和剛度分布）有助于設計噪聲和振動應用