某专用套管结构是某高速旋转设备的关键部件之一,其在设备运行时不随之旋转,是高速旋转设备上的的固定件。该结构由多根同轴管体构成,上端采用铜螺母与高速旋转设备相连接,相当于上端固定的变截面空心悬臂梁。其横向刚度较小,工作时各种强迫振动的因素可能使套管发生大幅度振动,严重时可能造成部件之间相互碰撞,导致破坏性事故发生,因此振动特性是套管结构设计需关注的重要性能之一。本文运用模态分析的方法,通过理论分析与试验验证相结合,对专用套管结构的振动特性进行研究。首先利用ANSYS Workbench模态计算方法对套管结构进行动态特性研究,获得套管结构前10阶的固有频率和振型。然后基于LMS Test Lab模态分析软件及数据采集系统,对套管结构采用多点激励单点响应的锤击法进行模态分析,通过PolyMAX模态参数识别方法,获得了套管结构的前6阶模态固有频率及其振型,得出套管结构的变形主要表现为下端绕固定点摆动及轴向弯曲,分析结果反映了该高速旋转设备套管结构在模拟实际工作情况下的静态振动特性,为后续结构优化设计提供依据。通过将套管结构理论与试验模态分析结果进行比较,提出有限元模型相应的优化方向,为进一步指导该型高速旋转设备套管结构的动态优化设计以及结构故障诊断提供了理论依据。
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