行业动态

在进 行屈 服分 析 的时候
作者:冠亚app 发布时间:2021-01-30 19:07

  机架强度有限元分析_电力/水利_工程科技_专业资料。第 3 卷 第 1期 7 20 0 9年 2月 现 代 冶 金 M o e n M e al r y d r t lu g V o1 7 N o.1 .3 Fe 2 b. 0

  第 3 卷 第 1期 7 20 0 9年 2月 现 代 冶 金 M o e n M e al r y d r t lu g V o1 7 N o.1 .3 Fe 2 b. 009 6 0穿 孔 机 机 架 强 度 有 限 元 分 析 0 王如 军 ,卢 灿 彬 ,王 允 刚 ( 州 诚 德 钢 管有 限公 司 ,江 苏 扬 州 2 5 0 ) 扬 2 2 0 摘 要 :采 用 有 限元 软 件 A Y NS S对 扬 州诚 德 钢 管 有 限 公 司 的 6 0穿 孔 机 机 架 的 强 度 结 构 的 屈服 进 行 了分析 计算 , 0 对 典 型 的 应 力 位 置 进行 了分析 。 关 键 词 :机 架 ;强 度 ; 限元 有 中 图分 类 号 :TG3 3 1 3. 3 引 言 机 架 作 为穿孔 机 的最重 要 的部件 , 强 度直 接 其 影 响到轧 制稳 定 和 轧制 精 度 , 而决 定 了轧 机 的装 从 机水平 。扬 州诚德 钢管 有 限公 司 的 6 0 孔机 机架 0 穿 由江 苏省无 缝钢 管工程 技术 中心 联合太 原重 工技术 中心 联合设计 制 造 , 于 2 0 年 , 建 06 机架 承受 3 0 N 0 0k 的集 中载荷 , 宽度 方 向上受 到 5 0 N 的载 荷 。 0 0k 图 1 穿 孔 机 实体 模 型 有 限元模 型 的建 立 6 0穿孔 机机 架在 结 构上 看 主要 是板 件焊 接结 0 2 有 限元 计算 分 析 进行 穿 孔 机机 架 强度 有 限元计 算 分 析 时 , 定 设 机架 的上下 基 座 为一 体 的 , 以必 须保 证 上 下基 座 所 在连 接处 的 网格 的连续性 。 在划 分单 元 时 , 对其 主要 的线 面进 行控 制 , 采用智 能划 分方 式 。 于结 构复杂 对 和 应 力 容 易 出 现 集 中 的 地 方 进 行 细 化 。 根 据 穿 孔 机 构 , 以在计算 时可 以采用 板壳 单元 进行计 算 。 所 相应 的主要 结 构 、 作装 置 的基 座采 用 三 维空 间 实体 建 工 模 。在计 算拉杆 应 力 的地 方利 用梁 单元模 拟拉杆 并 且使 其与 板 壳单 元耦 合 在 一起 ; 相应 的拉 杆 采用 空 间直线来 模拟 。对 于计算 影 响不 大的一些 结构 可 以 省略 。 的结构 特 点 , 进行 有 限元 分 析 时 针对 不 同 部件 分别 定 义 了板 壳 ( HE I 3 单元 和 梁单 元 ( E S L ) 6 B AM1 9 8) ( 计 算 拉 杆 应 力 的 时 候 用 到) 在 、实 体 单 元 ( oi4 ) 定 义 材料 属 性 为 : Sl 5, d 弹性 模 量 2 0 k a ×1。 P , 泊松 比0 3 划 分单 元后 的有 限元计算 模 型如 图2所 .。 示, 划分 单元 总数 为 2 15 6 , 点 总数为 1 94 1 4 8 个 节 6 9 个。 虽然穿 孔机结 构并 非整 体结 构而 多是采 用焊接 的方 式 固定 在一起 的 , 在建模 时 把它们 看成一 体 , 这 样 做虽 对局 部结 构 的 应力 产 生 影 响 , 是对 于总 体 但 应力 的分 布影响不 大 。 相对 来说 , L 的下底座 在 穿孑 机 安装 工 作装 置处 的结 构 比较 复 杂 , 以必 须保 证 这 所 些 复杂 结构 处 有公 共 边 界线 , 而 保证 划 分后 单 元 从 结 点 的 连 续性 。建 立 的穿 孔 机 的 实 体 模 型 如 图 1 所示 。 2 1 强 度 分 析 . 取 穿 孑 机最 大 工作 受力 状 态 为 分析 对 象 , L 工作 时机架 所受 到 的载荷 及大小 如 图 3所 示 。 对 于 上基 座 中 间受到 的 3 0t的摩 擦 力 采用 钢 0 化 区域 ( 4中的① 处 ) 图 的方 法 进行 加 载 , 他部 分 其 收 稿 日 期 : 0 80 — 0 2 0 —72 作 者 简 介 : 如 军 ( 9 1 ) 男 , 工 , 级 工 程 师 。电 线 4 8 1 9 0 第1 期 王如 军 , :6 0穿 孔 机 机 架 强 度 有 限元 分 析 等 0 4 7 一 21 E+ 7 7 0 . . .2 E+ 7 4 8 0 10 E+ 8 .7 0 .7 + 1 2E 08 .3 E 8 2 6 +0 . 6 E+ 8 2 8 0 图 2 划 分单 元 后 的计 算 模 型 16 + 0 E O7 . 5 E+ 7 70 0 .40 + 1 E 08 . 0 E+ 8 2 4 0 图 4 施 加 边 界 条 件 以 及载 荷 后 的计 算 模 型 图 2 t 机架 t t 下 2 t 墨 ∞ _ l9 0 9 l 3t 6 l9 90 2■2 l 5 0 t 5 o t 2 0. 8 5t 2 3 8 5t . 一 . 5 6 O 一 4l E— 3 5 E— 3 . 9 0 一.8 E— 3 2 2 O 一 1 5 O 一7 7 O . 4 E— 3 .7 E— 5 一 () 基 座 加载 示 意 图 a下 . 4 7 O 8 E— 3 一3 0 0 . 5 E一 3 一 2l E 0 一 7 3 一 4 6 8 0 . 3 一 3 . 6 E 0 0 E一 4 图 5 结 构 变 形 云 图 C) 基 座 加 载示 意 图 o上 一 . 5 6 0 一41 E一 3 一.8 E— 3 一 1 5 0 一 7 7 O 5 E一 3 . 9 0 2 2 O .4 E一 3 . 7 E— 5 — 4 8 E— 3 . 7 O 一 3 0 O 一- 1 E一 3 一.6 E一 4 一 6 8 一 4 .5 E— 3 23 0 73 0 .0 E 0 图 6 结构 y 向 位移 () 面 加载 c侧 图 3 穿孔 机 工 作 载 荷 示 意 图 0 . ? 8一3 5 E0 4 2 4 0 7 E一 3 ? 19 0 05 0 ? 14 0 63 0 . 29 0 11 0 .0 4 5 0 2 6 . 2 E一 3 8 2 0 . 0l 6 0 39 . 0l 7 0 91 转换 为面压力进 行加 载 。对 于下基座 固定螺栓 位置 采用全约束 进行定 义 。 图 7 结 构 Z 向位 移 强度计算 结果分 析 , 图 5 7 见 ~ 。 从分 析结 果看 : 构 的总 的变形 大 致按 照 中心 结 位 置呈现 对称 分布 . 大值 约 为 2 5mm, 最 . 位置 在上 部基 座的受力 点上 , 架其他 部分 的变形都 很小 , 机 变 现 代 冶 金 第3 7卷 形 主 结构应 力 分析 . ’ 方 向上 变形相 对变 形很 小 。 , 见 图 89 1 。 、 、 0 2 2 结 构 的 屈 服 分 析 . … … ~ ~ … … 目前 的结 构 屈服 分 析 ( 图 1 ) 就 是计 算 当 结 见 1, 构 在 载 荷 达 到 一 定 数 值 后 , 着变 形 的发 展 , 构 随 结 内、 外之 间 的平衡将 失 去 。这 时 即使外力 不增 加 , 结 构 的变形 也 将 不 断 的增 加 直 至结 构破 坏 。ANS S Y 提供 了特 征值 屈服 分 析和非 线性 屈服分 析 。在 这里 采 用特征 值屈 服分 析 。 O . . 4 E+ 8 2 2 o 1 E+ 8 21 0 . 4E 8 48 +0 .26 0 8 7 E+ .6 E+0 9 8 8 .6 E 8 3 3 +0 .0 E+ 6 5 08 .4 E+ 8 7 08 . 0 E+0 19 9 图 8 结 构 应 力 图 图 1 进 行 屈 服 分 析 时 的边 界 条件 及载 荷 施 加 示 意 图 1 在 进行 屈服分 析前 需要 对计 算模 型 的边 界 条件 和载 荷 的施 加做 一 些 处 理 , 具体 就 是对 下 基 座 的全 约束 的节 点 位置 进 行 钢 化处 理 , 同时 在施 加 载荷 额 O . 2 2 0 4 E+ 8 . 8 E+ 8 4 4 0 .2 E 8 7 6 +0 . 6 E+0 9 8 8 1 E+ 8 2l 0 . 6 E+ 8 3 3 0 .0 E 8 6 5 +0 . 4 E+0 . 0 E+0 87 8 19 9 位 置 ( 先施 加 面 压力 的地 方 ) 进行 钢 化处 理 , 原 也 这 时候 不再 施 加 面压 力 . 是 施 加在 主 节点 上集 中载 而 荷 。在进 行屈 服分 析 的时候 , 载荷 除 了 3 0t的集 中 0 力 以外 , 他载 荷都 是 以相 同倍数增 加 的 。 其 同时 从结 构 施 加载 荷 的 情况 看 , 构 在 z向 ( 度 方 向上 ) 结 宽 只 在 一侧受 到 5 0t 0 的载 荷 , 在进 行后处 理时对 z 向的 受力 进行 观察 , 就 是 进行后 处 理 。 也 进 行 屈 服 分 析 必 须 首 先 进 行 一 个 包 含 预 应 力 效 果 的 静 态 分 析 , 后 进 行 屈 服 特 征 与 模 态 扩 展 , 进 而 再 图 9 结 构 切 片 应 力 云 图 行 与 屈服 特征 值 ( 般 在 计算 的时候 都 是 取一 阶屈 一 服 模态频 率 ) 一致 的初 始缺 陷 , 在这 里求得 的变形 和 O . .42 +0 2 E 8 1 l +0 2 E R . 8 +0 4 4E 8 .26 7 E+0 8 .6 E 8 9 8 +0 应 力 并 非 变 形 和 应 力 的 真 实 大 小 , 只 是 表 示 应 力 而 . 6 E+ 8 3 3 0 .05 +0 6 E 8 .47 8 E+0 . 0 E+0 8 1 9 9 从 分布情 况 。最后 以某屈 服模 态 的频 率值 为倍数 对 载 荷 进行 放 大进 行 结 构 的 非线 性 的静 力 学分 析 , 当 结构 发生屈 服 时求 解 结束 。 以图1 2中最 大 变形 节点 为 对象进 行设 置 , 最终 图 1 结 构 内部 应 力 云 图 0 从分 析结 果来 看 , 构最 大的应 力 为 1 9MP , 结 0 a 还 发现 共 有 5处 这 样 的应 力 集 中点 , 是 发 生 在上 都 基 座 的板 件 的倒 角 处 , 除此 之外 结 构 的最 大 应 力 为 8 . a 通 过 进 一 步 分 析 , 以认 为 这 5处 是 由 于 8 9MP 。 可 划 分单 元 不 够理 想 造 成 的 , 以结 构 最 大 的应 力值 所 为 8 . a 相 对材 料 的许 用 应力 较 小 , 以认 为 8 9MP , 可 结 构 的强度 是足 够 的 。而且 应力 集 中主要 出现在 上 基 座 拐角 处 , 以及 上 基 座 以 结 构 中 心 为 中 心 的 加 强 板上 , 是 都在 允许 的范 围之 内。 但 0 . .4 1 3 17 O 75 3 51 .9 2 5 240 ._ 3 8 4 4l 0 . 8 41 58 .6l 6 6 92 .2 6 4 2 0 5 .67 5 3 77 . 48 9 5l 5 图 1 结构一阶屈服模态变形 图 2 第 1期 王 如 军 , :6 0穿 孔 机机 架 强 度 有 限 元 分 析 等 0 4 9 得 到这 个节点 在 z向的变形 和 z向集 中载荷 的关 系 如 ∞ 霉 力值 。 : 2 图, 就可 以得 到最 大的结构 稳定受 : ∞∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 0 移值, 纵坐 标 表示 约 束处 钢 化 主节 点 在 z向 的反 力 值 , 就是 结构 在 z向的载 荷值 。 由图可 以看 到 , 也 结 最终得 到的载 荷一 变形 图如图 l 所 示 3 图 中横 坐标 表示 发生 屈服 的节 点 的在 z向 的位 构 在z向力 大约 为4 0 60 t的时候 , 在力 变化 不大 的情 况 下 位移 会发 生 比较 大 的变化 , 以可 以认 为结 构 所 在这 时候会 发生屈服 。也 就是结 构在 约 9 2倍 最大 . 工作 载荷的 时候会发 生屈服 。 3 结 论 ()0 1 6 0穿 孑 机最 大工 作受 力 时 , 构 的强度 是 L 结 足够 的。应 力集 中主要 出现 在上基 座拐 角处 以及 上 基 座 以结 构 中心 为 中心 的加 强板 上 , 都 在 可 以允 但 0 0 2 . . 5 10 12 . .5 2O 2 2 2 5 . 5 O 5 0 7 . .5 15 17 . . 5 . O ( l X O 许 的 范围之 内 。 ( ) 构 在 约 9 2倍最 大 工作 载 荷 的 时候 会 发 2结 . 生屈 服 。 图 1 载荷一 3 变形 图

冠亚app