馮中營　韋仙　劉曉菲、太原工業(yè)學院理學系　2、陜西師范大學應用聲學研究所

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圓盤鋼板振動的ANSYS仿真分析

馮中營1、2韋仙1劉曉菲1
1、太原工業(yè)學院理學系2、陜西師范大學應用聲學研究所

摘要：圓盤鋼板在實際中具有很多用途，當圓盤鋼板受到激勵振動時會產(chǎn)生不同的振動頻率。打孔圓盤鋼板在水力空化領域可以用作空化器，此時圓盤鋼板也會由于水流的沖擊而產(chǎn)生振動。本文理論計算了圓盤鋼板的振動頻率，并用ANSYS軟件對圓盤振動進行模態(tài)分析，結果表明理論計算與模擬分析結果具有很好的符合性。

關鍵詞：圓盤鋼板；振動；ANSYS

引言

圓盤鋼板以其獨有的形狀及特性，在農(nóng)機和眾多其他領域具有廣泛的應用。在水力空化領域，可以在圓盤鋼板上打孔，然后把圓盤鋼板放置于流體管路中，利用水流沖擊產(chǎn)生空化效應。打孔的直徑與打孔的個數(shù)不同，會影響流體對圓盤鋼板的沖擊效果及產(chǎn)生的空化效應，但是對圓盤鋼板的振動影響甚微。

1　圓盤鋼板振動的理論計算

在理論計算中，沒法考慮打孔影響，因此只能計算圓盤鋼板的振動頻率。圓盤鋼板在實際中一大部分情況下邊界是固定的，在此條件下圓盤鋼板的振動方程為［1-2］：

上式中：（1）η（t，x，y）是圓盤鋼板中心面上任意取的一點在垂直于圓盤方向的振動位移。

求解得圓板在周界鉗定邊界條件下的振動基頻頻率為：

2　圓盤鋼板振動頻率的ANSYS仿真計算

表1　圓盤鋼板的各階振動頻率

有限元分析軟件中最常用的是ANSYS［3-4］，ANSYS中的可以進行模態(tài)分析得到圓盤鋼板振動的各階模態(tài)及振動頻率。在該軟件中設置 a=0.075m，h=0.004m，σ=0.28，E=19.5×1010N/m2，ρ=7.8×103kg/m3，單元類型設置為為四面體單元，智能網(wǎng)格劃分。得出不同的圓盤鋼板的各階振動模態(tài)和圓盤鋼板的振動頻率如表1?？梢钥闯?，圓盤鋼板打孔的數(shù)量與直徑等因素基本不影響圓盤鋼板的振動頻率。

通過ANSYS仿真的結果發(fā)現(xiàn)，在圓盤鋼板邊緣被固定的條件下，本文所用的圓盤鋼板（如圖1、圖2所示）的振動頻率受到鉆孔的直徑及鉆孔的數(shù)目的影響是非常小的。

圖1　鉆孔圓盤鋼板示意圖

圓盤鋼板的振動模態(tài)如圖2、圖3、圖4所示。通過振動圖可以看出圓盤鋼板的振動具體情況，從而在實際應用中，根據(jù)此振動模態(tài)圖，研究分析固定圓盤的機械部件中哪些部位受力較大，哪些部分容易斷裂，從而提高其強度。在固定圓盤鋼板時應該采用何種固定方式，如果需要焊接，則如何才能保證其牢固程度，這是我們通過研究可以解決的。

圖2　圓盤鋼板的1階振動模態(tài)

圖3　圓盤鋼板的2階振動模態(tài)

圖4　圓盤鋼板的3階振動模態(tài)

3　結論

圓盤鋼板的理論計算及ANSYS仿真分析結果表明，理論計算的結果與仿真分析的結果是非常符合的，圓盤鋼板的模態(tài)分析結果有利于人們在農(nóng)機中合理利用類似于圓盤鋼板的部分，利用分析結果可以指導在機器制造過程中對圓盤鋼板的固定等問題。

參考文獻：

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