动力机器基础设计标准 GB50040-2020
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B.1 空间多自由度体系计算

B.1.1  框架式基础采用空间多自由度体系进行有限元计算时,宜采用梁单元与实体单元模型,梁单元模型根据单元质量矩阵的不同,可采用集中质量模型和协调质量模型。

B.1.2  集中质量梁单元建模,应采用下列方法:

    1  在集中质量梁单元模型中,宜将单元的总质量向其各节点进行集中;

    2  集中质量梁单元建模可按本标准附录B第B.1.3条的规定进行简化计算(图B.1.2)。

B.1.3  集中质量梁单元力学模型的简化,应采用下列方法:

    1  杆件的计算尺寸,可按下列规定确定:

     1)柱的计算长度,可取底板顶到横梁中心的距离;

     2)纵横梁的计算跨度,可取支座中心线间的距离;当各框架横梁的跨度之差小于30%时,可取其平均值;

     3)当梁、柱截面较大或有加腋时(图B.1.3),梁刚性区长度可取1/4(b+b1),且不应大于柱宽度b的一半,柱刚性区长度可取1/4(h+h1),且不应大于梁高度h的一半。

    2  质点应按下列规定选取:

     1)柱子与横梁、纵梁交点均可设质点;

     2)横梁中点可设一个质点;

     3)纵梁在有扰力作用处可设质点;当无扰力作用时,亦可在中点设质点,但当纵梁跨度很小时,可不设质点;

     4)应设置满足每一杆单元的基频都不低于工作转速1.4倍的质点,并应保证该转速范围内基础的所有振型都能参与叠加;其中纵横梁交点、梁柱交点以及振动荷载作用点应设置质点。

    3  板式结构可划分为纵横梁计算。

B.1.4  在协调质量梁单元模型中,协调质量梁单元节点应包括3个线位移和3个角位移。

B.1.5  实体单元可采用8节点或20节点固体单元,每个节点应有3个沿着xyz方向平移的自由度,可具有任意的空间各向异性。

B.1.6  自由振动计算时,可按下式求解广义特征值:

式中:[K]——静刚度矩阵;    

          [M]——质量矩阵;

          ω——特征值;

          {X}——特征向量,应计算1.4倍工作转速内的全部特征对,每一特征对应包括一个特征值及相应的特征向量{X}j。

B.1.7  强迫振动计算时,应采用下列方法:

    1  当采用振型分解法计算振动位移或振动速度时,应取1.4倍工作转速内的全部振型进行叠加;

    2  结构阻尼比可根据振动扰力值取0.02~0.0625,当振动扰力值小于转子动平衡等级G6.3对应荷载时,阻尼比宜取小值。

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