在對綜框進(jìn)行有限元分析之前必須定義它的材料特性，綜框?qū)儆诒⌒慰蚣茴惤Y(jié)構(gòu)，織機(jī)工作時綜框上下往復(fù)運動，承受經(jīng)紗張力動載荷，并且把劇烈振動傳遞給經(jīng)紗。加劇了經(jīng)紗在綜眼中的摩擦。考慮到綜框工作時的承載和變形情況，在綜框設(shè)計時使用的材料必須要保證它的剛度和強(qiáng)度。
   
    本項研究在進(jìn)行有限元分析時，對綜框的上下橫梁、左右側(cè)檔、導(dǎo)板及綜絲夾選擇COSMOSWorks材料庫中的鋁合金材料1060-H18Rod(ss)。此型號鋁合金材料具有質(zhì)量輕強(qiáng)度高的特點，可滿足綜框工作時的性能要求。而對于穿綜桿則采用強(qiáng)度高韌性好的彈簧鋼65MN。綜框材料的主要參數(shù)如表1所示。至此，綜框的有限元模型已建立完成，接下來就可以在COSMOSWorks中對已完成的有限元模型進(jìn)行求解分析。
   

    本項研究先對190 cm幅寬織機(jī)的綜框進(jìn)行分析，然后通過參數(shù)化技術(shù)手段改變綜框的幾何模型，分別對230 cm和280 cm幅寬織機(jī)的綜框進(jìn)行有限分析。COSMOSWorks對這3種不同筘幅綜框的分析數(shù)據(jù)如表2所示。
   

    由表2數(shù)據(jù)可知，以190 cm筘幅綜框為例。整個綜框被劃分為86 048個單元，共157 048個節(jié)點，每個節(jié)點有X、Y、Z方向3個自由度,最多可獲得471 144階固有頻率及相應(yīng)振型。建立綜框振動方程為：
   
    [M]{X}+[K]{X}={0}
   
    此系統(tǒng)振動方程是一組二階常系數(shù)齊次線性微分方程組，其中質(zhì)量矩陣[M]為單位陣．剛度矩陣[K]為對稱陣，且[M]和[K]均為471 144階方陣。此振動方程可通過線性變換解耦合來求其解，而COSMOSWorks采用的是FFE(Fast Finite Element)求解器。即快速有限元法，一種可以保證結(jié)果收斂的快速迭代法。
   
    其他兩種綜框振動方程的建立方法與此相同，但是由于有限元模型自由度的增多，振動方程組的維數(shù)也隨之增大。
   
    3結(jié)果與分析
   
    運行求解后，獲得了綜框的固有頻率和振型。由于織機(jī)的工作轉(zhuǎn)速只與綜框前面的部分模態(tài)有關(guān)．故本文只考慮綜框的前20階模態(tài)，去除綜框的剛體模態(tài)，得到1到20階固有頻率如表3所示。
   

    由表3數(shù)據(jù)可知。隨著筘幅的增大，綜框的各階固有頻率顯著降低，在工況條件下就容易與織機(jī)的工作轉(zhuǎn)速頻率發(fā)展共振，產(chǎn)生很大的振幅使綜框結(jié)構(gòu)受到破壞，影響綜框的使用壽命。對于190cm筘幅的綜框，當(dāng)織機(jī)工作轉(zhuǎn)速到達(dá)1200r/min時，對其影響最大，因為它有2個20 Hz左右的頻率。極其容易發(fā)生共振。它的2、3階振型如圖4(a)與(b)所示。
   

   

    由圖4可以看出，對于190 cm筘幅綜框。其2、3階振型都是橫梁和穿綜桿在發(fā)生不同程度的彎曲振動．而綜框的其他部件都未振動。由第2階振型可以看出。綜框的上下橫梁及穿綜桿都在振動．如圖4(a)所示。其中上下橫梁發(fā)生較大的彎曲振動，而且相位恰好相反，最大振幅出現(xiàn)在橫梁中部位置．此時織機(jī)轉(zhuǎn)速頻率如果停留在19．776 Hz。那么綜框橫梁及穿綜桿就極易發(fā)生斷裂。故織機(jī)工作轉(zhuǎn)速尤其要避開綜框的第2階固有頻率。而其第3階振型表現(xiàn)為橫梁和穿綜桿的橫向振動振動幅度沒有第2階振型大。且最大振幅發(fā)生在距橫梁右端約1／3處，如圖4(b)所示。此時如果與織機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生共振同樣會對綜框的結(jié)構(gòu)造成破壞。