【摘 要】利用Pro/E建立的模型和有限元法，對顎式破碎機齒板的應(yīng)力和變形進行了仿真研究，獲得了應(yīng)力云圖、變形云圖及其有限元分析數(shù)值結(jié)果。通過這些研究結(jié)果，可以對其實際的工作狀態(tài)和運行行為進行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，并證實其功能和性能的可用性和可靠性。

【關(guān)鍵詞】顎式破碎機齒板;接觸單元;ANSYS

0.引言

齒板是破碎機構(gòu)的主要工作機件， 在破碎過程中與物料直接接觸， 受到擠壓和研磨， 常常因磨損而很快失效， 是顎式破碎機的主要易損件之一。本文利用Pro/E建立的模型和ANSYS有限元法，為顎式破碎機齒板設(shè)計和研發(fā)以及齒板與物料的相互作用機理的研究提供一條有效途徑。

1.ANSYS中齒板模型的建立

解決的方法是：利用專業(yè)接口軟件連接Pro/E和ANSYS。

1.1 ANSYS10.0與Pro/E的接口連接

(1)設(shè)置ANSYS與Pro/E的接口選擇程序“ANSYS l0.0→Utilities →ANS_ADMIN”，打開ANS_ADMIN 10.0管理器，選取“Configurration options” 后點“OK”確定。

(2)在Configuration options 配置選項對話框中選擇Configure Conn

ection for Pro/E的連接，點\"OK\"確定。

(3)在隨之打開Configure ANSYS Connection for pro/E的對話框中將ANSYS Product設(shè)置為ANSYS Multiphysics。而圖形顯示設(shè)備Graphics device name設(shè)置為WIN32。

(4)最后在Pro/E 安裝信息：“Pro Engineerinstallation path”對話框中輸入Pro/E在本計算機中的安裝路徑如E：Pro/eWildfire 2.0，“ Languageused with Pro/Engineer” 選項用默認的“usascii”，點擊“OK”，這樣就完成了ANSYS 與Pro/E的接口設(shè)置。

(5)出現(xiàn)對話框提示在Pro/E目錄下成功建立了一個protk.dat 文件，點擊確定即完成配置。

(6)打開Pro/E，這時在菜單管理器中多出兩個選項分別是AN

SConfig 和ANSYSGeom，這表明已經(jīng)將ANSYS集成在Pro/E之中了。

(7)運行Pro/E并配置config.pro 運用Pro/E→工具→選項，出現(xiàn)選項對話框，在出現(xiàn)的對話框中，分別輸入所需的選項名稱并設(shè)置相應(yīng)的值。

(8)在上述配置過程全部設(shè)置后，重新啟動Pro/E點擊菜單“ANSY

SGeom”就會自己啟動ANSYSl0.0，再點擊ANSYS中的“Plot→Volume”，然后點“OK”可完成模型的導(dǎo)入。

1.2形成齒板的三維有限元模型

對復(fù)擺顎式破碎機的齒板進行有限元仿真研究，選用的是實體單元SOLID186，定義的材料參數(shù)：彈性模量為200MPa，泊松比為0.30，剪切模量為77492N/mm2。

構(gòu)造完實體模型，定義了單元屬性和網(wǎng)格劃分控制后，即可生成有限元網(wǎng)格了，其網(wǎng)格劃分模型如圖1-1所示。

1-1 齒板有限元網(wǎng)格劃分模型正面示意圖

2.齒板有限元仿真分析中的加載及求解

2.1齒板靜態(tài)分析的加載

仿真分析中總破碎力的大小根據(jù)石灰?guī)r的抗壓強度及相關(guān)計算取96969N[6]，再結(jié)合該型破碎機齒板的結(jié)構(gòu)尺寸，可算得齒板受力面均布載荷為30.30N/mm2，方向垂直指向齒面。

2.2 齒板靜態(tài)分析的求解

(1)設(shè)定分析類型：選擇分析類型為Static。

(2)設(shè)定求解控制選項

執(zhí)行Main Menu→Solution→Analysis Type→ Sol’n Controls命令，彈出Solution Controls對話框，單擊Basic選項卡，選擇變形模式，設(shè)定求解時間，打開自動時間步長，設(shè)置子步數(shù)、最大子步數(shù)及最低子步數(shù)。

(3)求解：執(zhí)行Utility Menu→Select→Everything命令，選擇所有實體。

執(zhí)行Main Menu→Solution→Solve→Current LS命令，開始求解。

2.3 齒板有限元分析的應(yīng)力和應(yīng)變云圖及數(shù)值表

變形以齒板變形量即位移的大小來表示，變形與位移成線性關(guān)系。圖中紅顏色越深，表示應(yīng)力和變形越大；藍顏色越深，表示應(yīng)力和變形越小；綠顏色表示應(yīng)力和變形處于兩者之間。

齒板有限元仿真的應(yīng)力與位移如表2-1所示。齒板模型的最大應(yīng)力是59.837N/mm2，比許用屈服應(yīng)力小得多。最大位移只有0.011866 mm，最小位移為0?？梢?，單從有限元分析結(jié)果來看，齒板完全可以做得薄一些，以節(jié)省耐磨材料。

3.結(jié)束語

本文介紹了ANSYS有限元分析軟件與Pro/E之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，進而將Pro/E中創(chuàng)建的齒板模型導(dǎo)入到ANSYS中，并對該模型添加材料參數(shù)，劃分網(wǎng)格，施加約束和求解，從而完成了對齒板的有限元分析。 [科]

【參考文獻】

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