張志紅

摘 要：焊接技術(shù)是制造業(yè)的重要組成部分，在各個(gè)重要的領(lǐng)域均做出了巨大貢獻(xiàn)。但現(xiàn)在的焊接技術(shù)還無法確保焊接結(jié)構(gòu)沒有裂紋。本文利用有限元軟件ANSYS對(duì)結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行裂紋產(chǎn)生前后的模態(tài)分析

關(guān)鍵詞：裂紋；ANSYS；模態(tài)分析

中圖分類號(hào)： TG404 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）26-172-2

1概述

模態(tài)分析[1]常應(yīng)用在工程振動(dòng)領(lǐng)域中，最終目的是識(shí)別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，從而為系統(tǒng)的故障診斷提供依據(jù)[2]。

2 建實(shí)體模型

本文采用ANSYS軟件建模。該結(jié)構(gòu)的材料選用為灰鑄鐵，結(jié)構(gòu)尺寸為250mm*250mm*750mm，密度為7200kg/m3；彈性模量1.2E11Pa；泊松比：0.25，實(shí)體模型如下圖1所示。

本文裂紋選在高度方向上，在裂紋長(zhǎng)度方向上取了6個(gè)數(shù)值（分別為l=135mm、170mm、225mm、345mm、445mm、645mm）。裂紋單元類型和網(wǎng)格劃分方式的選取，均同沒有裂紋的情況相同。

3 加載

工作時(shí)，將該筒狀結(jié)構(gòu)的底部與底座利用6個(gè)螺栓連接，然后對(duì)其進(jìn)行施加約束。

4 結(jié)果

為了進(jìn)一步研究裂紋對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的影響，主要針對(duì)不同裂紋長(zhǎng)度的模態(tài)分析，并且均提取了前6階固有頻率。

從表1中明顯可以看出，隨著裂紋長(zhǎng)度的逐漸增加，各階固有頻率均逐漸減小。

為了進(jìn)一步分析各階固有頻率隨著裂紋長(zhǎng)度變化的下降程度，在表1 的基礎(chǔ)上，建立直角坐標(biāo)系[3]（橫坐標(biāo)為裂紋長(zhǎng)度，縱坐標(biāo)為固有頻率的減少量），如圖2所示。從圖2可以明顯地看出：前3階固有頻率下降的幅度小，后3階固有頻率下降的幅度相對(duì)大。

5 結(jié)束語

通過對(duì)產(chǎn)生前后裂紋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析比較，可以得出產(chǎn)生裂紋后的固有頻率比沒有裂紋產(chǎn)生時(shí)要小。隨著裂紋長(zhǎng)度的增加，各階固有頻率值都呈下降趨勢(shì)。但各階固有頻率的下降幅度不同：高階固有頻率下降的幅度相對(duì)大，低階固有頻率下降的幅度比較小。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張洪才，何波.有限元——ANSYS 13.0從入門到實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011，124-130.

[2] 徐可君，江龍平.裂紋葉片對(duì)固有頻率影響的分析[J].推進(jìn)技術(shù)，2009，18（6）：68-71.

[3] 陳毓珍.基于振動(dòng)特性的工程結(jié)構(gòu)裂紋診斷[D].大連：大連理工大學(xué)，2004.