衢州职业技术学院机电工程学院 周建锋 张新星

基于ANSYS的大型全回转架梁起重机结构模态分析

衢州职业技术学院机电工程学院 周建锋 张新星

利用模态分析确定结构的固有频率和相应振型，为结构设计提供依据，避免在动力载荷作用下发生共振现象，提高结构系统的振动性能。本文通过与类似起重机的模态分析数据进行比较，前十阶模态的振型中很大比例是在水平面内弯振，结果与实际情况一致。

ANSYS；全回转架梁；模态分析

1 引言

对于大型机械的结构而言，利用实验模态分析法(EMA)求解固有特性需要进行大量试验，时间与成本太高。但是，在有实验条件的情况下，计算模态分析可以在机械制后执行。本文基于ANSYS对全回转架梁起重机有限元模型进行计算模态分析，了解到在机械设计时避开外激振力的频率，可以避免发生共振，从而减小振动幅值。将计算和实验模态分析相结合，会取得更好的实验结果。

2 模态分析理论

2.1 振动基本方程的建立

根据各节点处的位移协调条件和平衡条件，建立刚度方程：

2.2 固有频率和振型分析

矩阵[K]和矩阵[M]都为n阶方阵，n是自由度数目，ω 是固有频率，根据式（6）确定各节点振幅 ｛X0｝，即结构的振型。

2.3 约束处理

将四个滑靴底部对应节点与位移固定，释放这些节点ROTx，ROTy，ROTz方向自由度。人字架底部与转台上部、臂架底部与转台前部之间均可相对转动，故释放该绞点处的ROTz自由度。

3 模态分析计算

本文在求解模态过程中发现，影响机构性能的频率集中在前几阶。……