堆垛机或任何一个机械设备加速运动,运动和振动会相互耦合。如果振动可以忽略不计,这就是刚体动力学问题;如果运动可以不计,这就是振动问题。
本文背景来自学员实际困扰。
本文通过简单案例展示这类问题的核心观念。
约束底部的Y和Z方向自由度,从0时刻匀加速运动(动力在最底部),2s内达到2m/s。进行瞬态动力学分析:
查看整个运动过程中的最大应力:
查看最高点与最低点的相对位移:
可以看出,结构的振动周期是1.15s,频率为0.87Hz。
保持相同的约束条件(约束底部的Y和Z方向自由度),结构的固有频率如下(和0.87Hz不能对应):
约束底部的三个自由度,结构的固有频率如下(和0.87Hz高度对应):
约束底部的三个自由度,施加1m/s^2的加速度。位移和应力结果如下图所示:
1)底部强制速度,等于约束该方向自由度,与现实不符,通过施加力形成加速运动与实际更相符。
2)实际运动为2000mm,振幅约为66mm。相比运动位移,振幅不可忽略。
3)本文瞬态分析,类似阶跃载荷。位移和应力大小约为静力分析的2倍。请问这是巧合还是规律?