大型桥式起重机承轨梁结构模态分析

戢 平，郭 燕

(武汉理工大学物流工程学院，湖北 武汉 430063)

桥式起重机频繁吊装作业所产生的振动对整个承轨梁的疲劳寿命会产生很大的影响，造成承轨梁结构的疲劳破坏、共振和噪声。当承轨梁所受激振力的频率与其自身结构的某一固有频率接近时，就有可能引起结构共振，从而产生很大的动应力，对结构的强度造成破坏或产生大变形而影响承轨梁的性能[1－5]。因此，在承轨梁结构的静强度、刚度和整体稳定性满足设计要求后，分析承轨梁的模态是有必要的。为此笔者应用ANSYS软件对250 t桥式起重机承轨梁结构的模态进行详细分析。

1 模态分析基本理论

结构模态分析的目的是识别结构的模态参数，得到结构的动态特性，为解决各类工程动力学问题提供依据[6]。任何结构或部件都有固有频率和相应的模态振型，这是结构或部件自身的固有属性[7]。典型的无阻尼结构自由振动的运动方程为:

如果结构以某一固有频率和模式振动，即:

将其代入运动方程，可得结构自由振动特征方程:

欲得非零解，必须满足:

式(5)称为结构振动的特征值方程，该方程的特征值为ω2i，回代到特征方程，可得到特征值对应的特征向量{φi}。特征值的平方根ωi为结构的自振圆频率，特征向量{φi}为结构对应于ωi的振型向量。

通过ANSYS模态分析可以确定部件的频率响应和模态。对于动力加载下的结构设计而言，频率响应和模态是非常重要的参数。

2 桥式起重机承轨梁

以某厂自用重件码头上的250 t桥式起重机承轨梁为研究对象，它采用斜拉杆和桁梁混合结构型式。……