基于有限元法的某柴油机曲轴的模态分析（论文） .pdf

科技信息 as 14 09979 11 66978 14 50636 37 90366 11 79917 53 93086 cd 1204 475 946 5542 631 917 2848 831 1375 189 4012 104 cr 707 4908 218 9285 198 2878 955 1683 86 53208 1248 311 cu 309 2679 2310 813 86 52719 1407 164 132 2574 2905 192 hg 674 7762 12578 69 224 5687 25519 4 1307 765 29058 86 ni 37 13 28 07566 84 0715 137 963 29 00488 177 281 pb 474 2679 364 8962 142 9698 380 7219 267 3082 892 6577 zn 2909 131 1637 318 249 4666 4503 79 1346 483 6049 383 功能 区 一 二 三 四 五 总 本模型我们将采用一种名为均值淘汰的方法 其方法在于以每种 元素含量的平均值为标准 不断筛选数据 最终找出一些污染源 其步 骤为 确定顺序 筛选数据 得离散点 图像作曲面图并研究图像 判断 污染源 再重复的过程 第一阶段 第一步 确立顺序 为了我们筛选数据的需要 题目所给的8种重 金属元素按均方差与背景均方差的比值的大小加以排序 得到以下的 顺序g1 g8 第二步 筛选数据 以第一步元素的排序为依据 从中选三种元素 作为参考元素 分别求出三种重金属元素含量的平均值 并以此平均值 为标准 按照第一步的重金属排序依次筛选出含量大于平均值的样本 点 得到一组样本点 如果筛选出样本点过多或者规律性不强 那么可 以继续按刚才的方法筛选 直到筛选出样本点满足某种分布规律 一般 情况下 只要样本点 基本 离散就可以研究 第三步 作曲面图并研究图像 运用matlab软件做出每种重金属 元素在每个采样点的含量三维曲面图 假设曲面的方程为z f x y 并求出函数f x y 的极大值点 与第二步得到的样本点进行对比 找 出每个样本点在8种重金属含量三维曲面图中作为极值点的次数 第四步 确立污染源 根据第三步的统计数据 以及对8种金属含 量的三维曲面图的对比分析 确定污染源的代表点 可能不止一个 从 而找出第一组污染源 模型求解 从上面抽样点图可知8号为工业区 问题 1 分析得出工业区污染 广泛 集中 工业污染物有废水 废气 废渣 可以很好的解释上图走 势 22号为主干道区 分析可知 主干道区除as ni轻度污染外 其余 均为中强级别污染 整合模型 一 和模型 二 均得出同一结果 且都 经过严格的科学论证 则可以认定 8 22和310号点或者其周围为污染源 参考文献 1 柴立元等 环境影响评价学 长沙 中南大学出版社 2006 2 祁轶宏等 基于gis的铜陵地区土壤重金属元素的空间分布 安 徽 合肥工业大学学报 2006 3 韩中庚 数学建模竞赛 北京 科学出版社 2007 4 赵剑强 城市地表径流污染与控制 北京 中国环境科学出版社 2002 曲轴是发动机中最为重要 承受载荷最为复杂的零件之一 曲轴 在工作过程中 要承受多种载荷共同作用 且随着发动机工作条件的复 杂化 要求曲轴在满足静态刚强度要求的基础上 还必须要满足动态特 性的要求 1 对发动机的曲轴进行模态分析 可在设计过程中比较准确 地得到曲轴的固有频率和振型 有助于获取曲轴的动态特性 所得到的 相关数据对于曲轴设计的优化和改进具有重要意义 1 模态分析的基本理论 模态分析是用来确定和分析结构自身振动特性 主要包括固有频 率和振型 的技术同时也是其他动力学分析 如谐响应分析 瞬态动力 学分析 谱分析等 的基础 其通用运动方程为 m u c u k u f t 式中 m 为系统质量矩阵 c 为系统阻尼矩阵 k 为系统刚度 矩阵 u u u 分别为系统节点位移 速度和加速度 f t 为作 用在系统上关于时间的外载荷向量 在实际中 发动机工作的阻尼很小 所以可在计算自振频率时忽略 阻尼的影响 按无阻尼自由振动进行计算 该计算结果能够满足工程的 要求 2 因此上文的振动微分方程可经过化简 得到下面的无阻尼自由 振动方程 k 2 m u 0 式中 为自由振动固有频率 可由其特征方程求得特征值 代入便可求出特征向量 进而获得给 定频率下的振型 2 曲轴有限元模型的建立 本文以某六缸柴油机的曲轴为研究对象 利用pro e软件建立曲 轴的三维实体模型 然后导入ansys软件进行分析 2 1 曲轴三维实体模型的建立 本文在建模过程中 考虑到有限元模态分析不涉及具体的应力问 题 只注重整体的动态特性 故在不影响曲轴的动力学特性的前提下 对曲轴结构做了一些简化 建模时 对曲轴结构中尺寸较小的圆倒角 凸台 油孔等进行了简化处理 2 2 曲轴有限元模型的建立 将建立好的曲轴实体模型导入ansys软件中 根据曲轴的结构 形状特点 并结合ansys中各种单元的适用范围及优缺点 本文所选取 的单元类型为tet10node187 模型的材料采用40cr 其密度为7820kg m3 弹性模量为206 8gpa 泊松比为0 29 采用智能网格划分 所建成的曲 轴有限元模型如图1所示 图1 曲轴的有限元模型 2 3 约束处理 在实际工况下 曲轴约束比较复杂 本文对曲轴的两端轴面加载全 约束进行模态分析 3 曲轴的模态分析结果 表1 前10阶模态的固有频率和最大变形量 阶次 频率 hz 最大 变形量 10 5m 1 0 2030 0 641 2 0 2284 0 634 3 0 4623 0 658 4 0 5076 0 645 5 0 6643 0 927 6 0 8304 0 752 7 0 9309 0 808 8 1 0649 0 874 9 1 2980 0 815 10 1 3753 0 990 由于高阶振动模态对于结构运动产生的作用与低阶模态相比要小 基于有限元法的某柴油机曲轴的模态分析 张连钵 1 苏铁熊 1 王 军 1 马电虎 2 1 中北大学机电工程学院2 山西天地煤机装备有限公司 摘要 本文应用有限元理论 对某柴油机的曲轴进行了动态特性研究 首先 在pro e中建立了柴油机曲轴的三维实体模型 利 用ansys对其进行自由模态分析 得到了前10阶的固有频率和振型 其次 利用计算结果 对振动危险区域进行了分析 并研究了曲 轴模态的规律 为曲轴的结构优化设计方法提供了一定的参考依据 关键词 曲轴有限元法模态分析 200 科技信息 得多 所以本文在曲轴的模态分析中提取了前10阶模态的固有频率和 最大变形量进行比较分析 如表1所示 其前10阶模态振型图如下 图2 曲轴1 10阶振型 由上文中计算结果和曲轴模态振型可知 在曲轴的前10阶阶次 中 频率最低为0 2030hz 随着阶次的上升 频率也相应的增加 从图2 可以看出 在低频阶段 曲轴的模态振型表现为以简单的整体弯曲或者 扭转振动为主 4 结论 1 从分析结果可看出 弯曲 扭转以及两者的叠加是曲轴振动的 主要变形形式 变形最大的部位出现在主轴颈与连杆轴颈的过渡处 所 以该部位可作为曲轴分析的关键部位 曲柄臂和主轴颈以及曲柄臂和 连杆轴颈的连接处是曲轴振动的危险区域 对曲轴进行研发设计时 应 充分考虑连接处的处理方式以及曲柄臂的结构参数 尽可能避免危险 情况的发生 2 利用曲轴模态分析所获得的曲轴振动特性 可以分析曲轴与其 它部件相互干扰 影响的可能性 由此可通过合理的设计避免共振现象 的发生 这也为曲轴的改进和优化设计提供了必要的理论依据 参考文献 1 成中清等 6108柴油机曲轴有限元分析 j 装备制造技术 2010 1 27 32 2 周海超等 四缸柴油机曲轴的自由模态分析 j 噪声与振动控 制 2010 6 63 66 改革开放30年以来 重庆市社会经济发展取得了令人瞩目的成 就 城乡居民收入整体水平不断提高 三十年来 重庆市地区生产总 值以15 5 的速度增长略低于全国gdp年均增速15 8 与此同时 和 全国城乡居民收入差距的变化趋势相同 改革开放以来 重庆市城乡居 民收入比经历了缩小 扩大 再缩小 再扩大震荡徘徊的演变历程 为了正确处理城乡居民收入差距问题 本文将利用统计数据对重庆市 城市居民和农村居民收入的历史变化 收入结构进行描述 以全面了解 重庆市城乡居民的收入现状 由于我国受城乡 二元经济结构 的长期 制约 城乡居民收入差距不断扩大 过大的差距如果不加以控制 则会 对国民经济发展 社会稳定产生负面影响 成为构建和谐社会的障碍 我们从 重庆统计年鉴 中获得的相关数据如下 表1 历年重庆市城乡居民收入及差距 由表1数据以及图1显示重庆市改革开放后 城乡收入比都经历了 五个阶段 收入差距经历了先缩小再扩大 再次缩小再次扩大以及第 三次缩小的徘徊上升过程 1978 1982年 重庆市城乡居民收入比首次缩小阶段 在此期间 国家实行了两项重大改革举措 一是突破人民公社体制 实行家庭承包 责任制 二是突破统购统销制度 市场机制在农业资源配置中起基础 性作用 这两项改革举措极大地刺激了农户的从事农业生产的积极 性 农业和农村经济的高速发展 促进了农户收入有较大幅度的提高 由于在这一阶段农村居民的人均收入的增长幅度超过了城镇居民 城 乡之间收入差距出现了逐渐缩小的趋势 图1 重庆市城乡居民收入及收入差距图 元 1983 1994年 重庆市的城乡居民收入比快速扩大阶段 这一阶 段 国家的主政方针是以城镇改革为中心 直接影响城镇居民收入差距 变动的措施有三项 一是企业承包制的推广 二是允许和鼓励非国有部 门的发展 三是1993年机关和事业单位工资制度改革 1994 1999 年 重庆市城乡居民收入比第二次缩小阶段 1995 年 面对过热的经济 国家采取了适度从紧的货币政策 物价上涨得到 了有效控制 经济进入 软着陆 时期 1999 2006年 重庆市城乡居民收入比震荡扩大阶段 此阶段 重 庆市城乡居民收入比有两个突出特征 一是2006年遭遇的百年一遇的 旱灾对居民收入比影响不大 二是城乡居民收入比继续扩大主要原因 在于农村居民的收入的缓慢且不稳定增长 现阶段 重庆市应加快农业剩余劳动力向第二 三产业转移 稳步 推进二元经济结构调整 科学地调整产业结构 加大对财政支农力度 将会对重庆市城乡居民收入差距的缩小起到积极地推动作用 对此情 况我们针对重庆的特殊性 提出缩小城乡收入差距的部分建议 1 加快户籍制度改革 建立城乡统一的劳动力市场 促进劳动力自 由流动 2 加大财政投入力度 提高支农支出比重改革农村土地制度 建立灵活的土地流转机制 3 加大财政投入力度 提高支农支出比 重 4 转变农业增长方式 不断优化产业结构 5 大力培育农民收入 新的增长点 6 建立健全农村社会保障制度 注释 1978 2008年数据来源于历年重庆市区统计年鉴 重庆市统计年 鉴 中国统计年鉴 参考文献 1 重庆市统计年鉴 2 中国统计年鉴 3 薛薇 陈欢歌 基于excel的统计应用 重庆市城乡居民收入差距的现状分析 长江师范学院唐延媛 摘要 1978年以来 随着改革开放的不断深入和扩大 社会生产力得到释放 重庆市国民经济得到突飞猛进的发展 在此进程中 重庆市城乡居民获取了极大的实惠 收入来源多样化 广阔化 收入水平大幅提高 在此基础上 我国大部分地区仍然出现城乡居民 收入差距的问题 本文将通过excel软件结合重庆各项政策性文件分析重庆城乡居民收入差距现状产生的原因以及提出相应的建议 关键词 居民收入差距改革开放缩小 年份 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1992 1993 1994 重庆市 城镇居 民可支 配收入 307 355 411 478 505 535 616 812 984 1109 1278 1449 1691 2195 2781 3634 农民人 均纯收 入 126 150 163 229 237 278 311 325 359 386 458 510 587 677 748 1018 收入 差距 181 205 248 249 268 257 305 487 625 723 820 939 1104 1518 2033 2616 收入 比 2 44 2 37 2 52 2 09 2 13 1 92 1 98 2 5 2 74 2 87 2 79 2 84 2 88 3 24 3 72 3 57 年份 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 重庆市 城镇居 民可支 配收入 4375 5023 5302 5443 5828 6176 6572 7238