Аннотации:
Статья посвящена расчетному и экспериментальному определению
частот и форм собственных колебаний сварного корпуса кориолисового
расходомера. Кориолисов расходомер предназначен для измерения массового расхода жидкостей и газов. Корпус расходомера сварен из тонкостенных
стальных пластин 12Х18Н10Т. Формы и частоты собственных колебаний
корпуса определены расчетом с помощью метода конечных элементов и
экспериментально с использованием технологии экспериментального модального анализа. При экспериментальном определении модальных характеристик свободно вывешенного корпуса колебания возбуждали с использованием ударного молотка и модального вибростенда.
Для оценки близости расчетных и экспериментальных форм использован критерий модальной достоверности (Modal Assurance Criterion) MAC.
Показано, что отличие частот и форм собственных колебаний корпуса между расчетом и экспериментом превышает 30 %, а отличие между частотами
и формами собственных колебаний отдельных элементов корпуса, не содержащих сварных соединений, не превышает 3 %. Тогда наиболее вероятной причиной расхождения расчетных и экспериментальных частот и форм
собственных колебаний корпуса являются сварные соединения, не учитываемые в его конечноэлементной модели.
Выдвинуто предположение о том, что столь существенное различие
можно объяснить возникающими после сварки остаточными напряжениями. Для проверки этой гипотезы выполнен отпуск сваренного корпуса. Установлено, что после отпуска отличие между расчетными и экспериментальными формами и частотами собственных колебаний корпуса снизилось
до 6 %. Полученный результат позволил объяснить причину расхождения
расчетных и экспериментальных частот и форм собственных колебаний
корпуса расходомера. The article is dedicated to computational and experimental determination of frequencies and natural
modes of welded shell of Coriolis flowmeter. Coriolis flowmeter is intended for measuring mass flow of
fluids and gases. A shell of Corilis flowmeter is welded out of 12Х18Н10Т thin steel plates. Forms and
natural oscillation modes of the shell are determined by calculation using the finite elements method and
experimentally, using the technique of experimental modal analysis. During the experimental determination
of modal characteristics of a freely hanging shell, oscillations were excited with the use of an impact
hammer and a modal oscillation table.
In order to evaluate precision of computational and experimental forms, Modal Assurance Criterion
(MAC) is used. It is shown that the difference of frequencies and natural modes of the shell between
calculation and experiment exceeds 30 %, and the difference between frequencies and natural modes of
separate elements of the shell which do not contain welded joints does not exceed 3 %. Therefore, the
most probable cause of differences of computational and experimental frequencies and natural modes of
the shell are welded joints which are not considered in its finite element model.
An assumption that such significant difference can be explained by the occurring after welding residual
stress is made. In order to test this hypothesis, a tempering of the welded shell is carried out. It is
determined that after the tempering the difference between computational and experimental forms and
frequencies of natural modes of the shell decreased to 6 %. The obtained result allowed explaining the
cause of inconsistency of computational and experimental frequencies and forms of natural modes of the
flowmeter’s shell.
Описание:
А.А. Яушев1, П.А. Тараненко1, А.В. Жестков2, В.А. Логиновский3
1 Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Российская Федерация
2 ООО «ЭлМетро-Инжиниринг», г. Челябинск, Российская Федерация
3 ООО «НТЦ МЭЛИС», г. Челябинск, Российская Федерация
E-mail: iaushevaa@susu.ru. A.A. Yaushev1, P.A. Taranenko1, A.V. Zhestkov2, V.A. Loginovskiy3
1 South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation
2 ElMetro-Engineering LLC, Chelyabinsk, Russian Federation
3 MELIS LLC, Chelyabinsk, Russian Federation
E-mail: iaushevaa@susu.ru