張永麗劉紅力楊韜

（1．遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110036；2．北方重工集團(tuán)有限公司裝卸設(shè)備分公司研究所，遼寧 沈陽 110027）

圓形堆取料機(jī)整體CAE仿真

張永麗1劉紅力2楊韜2

（1．遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110036；2．北方重工集團(tuán)有限公司裝卸設(shè)備分公司研究所，遼寧 沈陽 110027）

基于有限單元法和力學(xué)基本原理，應(yīng)用UG NX對(duì)圓形堆取料機(jī)整體進(jìn)行有限元分析。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，建立設(shè)備的整體模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度等指標(biāo)分析。

圓形堆取料機(jī)；整體；CAE；仿真

CAE（Computer Aided Engineering，計(jì)算機(jī)輔助工程）是當(dāng)今產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)中不可或缺的、最先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和設(shè)計(jì)方法之一。它不僅滿足了用戶對(duì)產(chǎn)品使用功能的要求，而且還滿足了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)本身的應(yīng)力、變形、穩(wěn)定性、振動(dòng)及疲勞等設(shè)計(jì)功能要求，從而真正提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和使用可靠性。

本文對(duì)伊朗ZISCO項(xiàng)目鐵礦石堆場(chǎng)堆取料機(jī)（YD318P），基于有限單元法和力學(xué)基本原理，應(yīng)用UG NX對(duì)圓形堆取料機(jī)整體進(jìn)行有限元分析。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，建立設(shè)備的整體模型，對(duì)其進(jìn)行了不同工作狀態(tài)下的力學(xué)性能分析。

1 采用的分析方法：

分析采用解算器為NX Nastran7.1版本，采用的前后處理軟件為UG NX7.5。計(jì)算方法為許用應(yīng)力法（Permissible strees design method）。

2 結(jié)構(gòu)材料及其許用應(yīng)力值：

本鋼結(jié)構(gòu)所采用材料為Q235或Q345，彈性模量E=210000MPa，泊松比μ＝0.3，材料許用應(yīng)力見表1。

3 CAE模型簡化原則：

3.1 建模時(shí)不計(jì)焊縫體積（以重力加速度10-10.3考慮）

3.2 計(jì)算結(jié)果不含焊縫的殘余應(yīng)力

3.3 省略所有連接板

3.4 忽略不重要區(qū)域的小孔及小尺寸結(jié)構(gòu)

3.5 忽略工藝結(jié)構(gòu)

4 約束方案：

將中柱支腿約束XYZ三方向移。

5 加載方案：

按照整體鋼結(jié)構(gòu)所承受的結(jié)構(gòu)的重量及其所受的各種力進(jìn)行加載。

6 模型圖：

7 結(jié)果：

8. 結(jié)論

通過以上分析，可以看出結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度均滿足標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 堆料臂架與取料臂架成90度角的工況

表1 材料Q235許用應(yīng)力表

表2 材料Q345許用應(yīng)力表

圖3 堆料臂架與取料臂架成60度角的工況

利用以上的方法我們不僅大幅提高了有限元分析效率，還找到了設(shè)備整體結(jié)構(gòu)有限元分析的方法。整體分析有以下好處：

8.1 多工況分析時(shí)加載更簡單：在整體結(jié)構(gòu)分析時(shí)加載只需在各自的部件模型中加載外力，而不需考慮部件間傳遞的內(nèi)力。這相對(duì)于部件分析時(shí)每個(gè)部件都需按工況加不同載荷要簡單的多。

8.2 約束更接近實(shí)際情況：部件分析時(shí)只能每個(gè)部件進(jìn)行約束，由于某些部件是生根在其它部件上的，直接對(duì)其進(jìn)行約束是不準(zhǔn)確的。

8.3 分析結(jié)果更準(zhǔn)確：整體分析時(shí)每個(gè)部件都是按實(shí)際情況裝配在一起的，考慮到了部件間的相互關(guān)系的，故較單個(gè)部件分析時(shí)結(jié)果更準(zhǔn)確。另外整體分析時(shí)不僅能分析設(shè)備每個(gè)部件的變形，還能分析出設(shè)備整體的變形，這是部件分析解決不了的。

[1]GB/T8849-2005，移動(dòng)式散料連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[2]GB/T 3811-2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

圖4 總的應(yīng)力云圖

圖5 總的變形云圖

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