第 1 6卷第3月 1期 2 0 1 4年

辽宁师专学报 J o u r n a l o f L i a o n i n g Te a c h e r s C o l l e g e

Vo 1 .1 6NO .1

Ma r.2 0 1 4

【应用研究】

基于 ANS YS对双作用叶片泵转子的模态分析 周玉芳 (阜新高等专科学校，辽宁阜新 1 2 3 0 0 0 )

摘要：以 P VR系列叶片泵转子为研究对象，利用 P r o/ E三维软件和 A NS YS有限元软件建立了转 子的实体模型和有限元模型，经分析获得了转子的固有频率和各阶振型，为故障的诊断及后续的动力学分析提供了基础 . 关键词：AN S YS;叶片泵转子；模态分析 中图分类号：T P 3 1:T H1 3 2 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 8—5 6 8 8 ( 2 0 1 4 ) 0 1—0 0 8 7—0 4

0前言

模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用 .模态

是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型.这些模态参数可 以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析 .这个分析过程如果是由有限

元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识 别获得模态参数，称为试验模态分析 .振动模态是弹性结构固有的、整体的特性 .如果通过模态分析

方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内 在外部或内部各种振源作用下实际振动响应 .因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重 要方法.

本文主要采用 ANS YS软件使用有限元的方法，针对实践中双作用叶片泵转子偶尔会发生转子沿两槽之间断裂 (俗称“掉下巴” )的现象，对 P V2 R 2型号的叶片泵转子进行模态分析. 1数学模型

有限元素法解弹性体的动力问题的基本方程为]

[明{ z( ) )+[ c]{ ( i ) )+[ K]{ . z (￡ ) )==={ F(￡ ) ) 量.

( 1 )

式中：[ M]为质量矩阵； E C]为阻尼矩

阵； E K]为刚度矩阵；{ z ( z )}为节点位移矢量；{ F(￡ ) )为节点力矢 通过对叶片泵转子振动模态的有限元分析，可以获得转子振动的模态和固有频率 .而转子固有频率计算中，一般考虑的是无阻尼自由振动，所以在式 ( 1 )中，忽略阻尼，令 F= 0,则方程变为

[明{ z( ) )+[ K]{ (￡ ) )一0 根据微分方程理论，式 ( 2 )解的形式表示为 (￡ )一e j w t

( 2 ) ( 3 )

式中： 为模态向量；0 3为模态固有频率 .将式 ( 3 )带人式 ( 2 )可得 ( K一∞。 M) c p e￣‘一O ( 4 )

要使运动方程 ( 4 )有非零解，必须有 I K—c u。 Mf一0 求解方程式 ( 4 )和( 5 )即可以得到转子的各阶固有频率和相应的模态向量 . 收稿日期：2 O 1 4一O 1—1 1

( 5 )

作者简介：周玉芳 ( 1 9 7 3一),女，辽宁阜新市人，讲师，主要从事机械设计及制造方面研究