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        鋁格板設(shè)計與仿真優(yōu)化

        2018-11-20 08:18:10唐鴻洋邵倩男李柏林沈亞超王東輝
        世界有色金屬 2018年17期
        關(guān)鍵詞:數(shù)模國家標(biāo)準(zhǔn)厚度

        唐鴻洋,邵倩男,李柏林,張 爽,沈亞超,孫 巍,王東輝

        (遼寧忠旺集團(tuán)有限公司,遼寧 遼陽 111003)

        鋁格板主要應(yīng)用在石化、造船、電站、工業(yè)廠房、鍋爐、市政建設(shè)及建材等相關(guān)行業(yè)。

        鋁格板具有質(zhì)量輕、易于打掃、通風(fēng)透光、防止表面腐蝕、可回收利用、安裝方便、防滑耐用、外形美觀的特點[1]。本文對鋁格板進(jìn)行仿真優(yōu)化研究。

        1 鋁格板結(jié)構(gòu)設(shè)計

        圖1 鋁格板三維數(shù)模

        鋁格板通常是由長肋、短肋、長短包邊組成,鋁格板尺寸為1225mm*1160mm*30mm,長肋與短肋之間的中心間距為50mm*50mm,長短肋開槽深度15mm,寬度5mm,鋁條厚度為4mm,鋁格板包邊與長肋、短肋采用焊接方式進(jìn)行連接,鋁格板數(shù)模如圖1所示。本文設(shè)計的鋁格板主要起到承載支撐的作用,用于承載人員進(jìn)行高空作業(yè),為了保證工作人員的安全,則其強(qiáng)度、剛度將是設(shè)計研究的重點。

        2 鋁格板仿真優(yōu)化分析

        圖2 4mm厚鋁格板應(yīng)力云圖

        圖3 4mm厚鋁格板位移云圖

        鋁格板的合金狀態(tài)為6061-T6。為確定鋁格板設(shè)計的合理性,獲得鋁格板強(qiáng)度及剛度情況,將該類鋁格板三維數(shù)模在SolidWorks中進(jìn)行仿真計算[2,3],求解出鋁格板的應(yīng)力及位移,如圖2、圖3所示。按工作人員2人計算,工作人員產(chǎn)生的集中力為2000N。

        如圖2、圖3所示,鋁格板最大應(yīng)力值為421.4MPa,鋁格板最大變形位移值為2.447mm。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)YB/T4001.1-2007《鋼格柵板及配套件第1部分:鋼格柵板》規(guī)定,允許最大應(yīng)力值為150MPa,允許最大位移值為5.80mm,4mm厚鋁格板剛度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,但是強(qiáng)度較小,不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,故有必要對該款鋁格板進(jìn)行優(yōu)化研究。

        由于厚度為4mm的鋁格板強(qiáng)度不能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,分別取鋁條厚度為5mm、6mm、7mm、8mm的四種優(yōu)化方案與鋁格板原始設(shè)計方案,進(jìn)行優(yōu)化對比分析[4,5],鋁格板厚度在4mm~6mm之間時對鋁格板的強(qiáng)度影響巨大,使應(yīng)力值從421.4MPa減小到44.83MPa,而在厚度為6mm~8mm之間時,鋁格板應(yīng)力值變化趨勢較平緩,此時厚度對強(qiáng)度的影響減弱。

        且鋁格板厚度在4mm~6mm之間,變形量降低0.848mm,鋁格板厚度為6mm~8mm之間,變形量變化僅為0.25mm。

        故綜上所述,鋁格板厚度在4mm~6mm之間對強(qiáng)度、剛度的影響明顯,且6mm厚度的鋁格板應(yīng)力值為44.83MPa,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)要求的150MPa,變形位移值為1.599mm,也小于要求的5.8mm,且此方案用料少,節(jié)約成本,且力學(xué)性能滿足要求,綜合機(jī)械性能最優(yōu),故鋁格板最優(yōu)厚度為6mm。

        3 結(jié)論

        按照廠家外形尺寸要求,首先設(shè)計出開槽間距50mm,深度15mm的鋁格板長肋及短肋,運用有限元分析軟件SolidWorks simulation獲得厚4mm的鋁格板應(yīng)力值為421.4MPa,不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。設(shè)定以厚度為變量的4種優(yōu)化方案,最后確定厚度為6mm的鋁格板設(shè)計方案為最優(yōu)方案,其最大應(yīng)力值為44.83MPa,最大變形位移值為1.599mm。

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