有限元课程设计分析报告式样Word格式文档下载.docx
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(采用的计算方法)
2模型的建立及网格划分
(几何模型图)
根据结构及载荷对称性,取机架四分之一作为分析模型,模型中窗口内圆角半径分别为225mm(方案1)和180mm(方案2),圆弧导圆为R40mm,圆滑过渡,压下螺母孔台阶处导圆为R30mm,详见下列各模型。
说明网格划分情况,采用的方法,单元类型,单元大小,个数等。
3边界条件及载荷
材料属性。
模型见图2,载荷作用在机架上横梁压下螺孔台阶处和下横梁窗口内表面上,图3、图4为压下螺孔台阶和窗口内角过渡圆弧单元划分,为15000KN压力的1/4,边界条件见图5,在机架四分之一对称面上建立对称约束,这里只给出方案1边界载荷图,方案2略。
文档Word
轧机有限元模型2图
图3压下螺孔单元划分
机架窗口内圆角单元划分图4
图5边界载荷
4有限元结果分析
方案1中机架受载荷作用时,其铅垂方向变形趋势如图6,最大Y向位移值为0.984mm;
其水平方向变形趋势如图7,单侧立柱最大X向位移值为0.397mm。
图6方案1机架铅垂方向变形
图7方案1机架水平方向变形
机架铅垂方向变形28方案图方案2机架受力时,铅垂方向最大位移为0.985mm,详见图8,水平方向单侧立柱最大位移为0.394mm,详见图9。
机架水平方向变形29图方案图10、图11为方案1机架压下螺丝孔处应力分布图,最大等效应力为122MPa,详见图12;
最大主应力为133MPa,详见图13。
压下螺丝孔等效应力分布方案1图10
压下螺丝孔主应力分布11方案1图
图12压下螺丝孔最大等效应力(局部)文档Word
压下螺丝孔最大主应力(局部)图13
图14、图15为机架过渡圆角处应力分布图,最大等效应力为40.7MPa,最大主应力为43.4MPa。
图14下部过渡圆角最大等效应力
图15下部过渡圆角最大主应力
图16、图17为方案2机架压下螺栓孔处应力分布图,最大等效应力为122MPa,最大主应力为134MPa。
图16方案2压下螺丝孔最大等效应力
图17方案2压下螺丝孔最大主应力
图18、图19为机架上横梁过渡圆角处应力分布图。
最大等效应力为782MPa,最大主应力为466MPa。
计算中有应力集中出现。
图18上部过渡圆角等效应力分布
图19上部过渡圆角主应力分布
图20、图21为方案2机架过渡圆角处应力分布图,最大等效应力为42.4MPa,最大主应力为46.1MPa。
图20下部过渡圆角等效应力分布
图21下部过渡圆角主应力分布
5结论
根据以上模型分析可得出机架刚度:
方案1:
30000/0.894=33557KN/mm
方案2:
30000/0.895=33519KN/mm
由此看出,机架窗口圆角变化对刚度影响很小,只有0.1%。
方案1中窗口圆角圆弧半径为R=225mm,方案2中窗口圆角圆弧半径为R=180mm,机架窗口圆角圆弧处对应等效应力分别为40.7MPa和42.4MPa,应力增大4%,可以认为机架窗口圆角圆弧对强度影响很大,直接影响机架的安全系数,同时,压下螺丝孔台阶处的导圆处也是不能忽略之处,从图12至图21可以看出局部应力变化,安全系数如下:
方案1机架安全系数为:
450/40.7=11.05
方案2机架安全系数为:
450/42.4=10.6
综合以上分析结果,现机架结构方案,窗口圆角R取值在225-260mm范围内较为适当,机架变形改变微小,局部应力集中变化不大,认为该方案机架结构安全合理。
参考文献:
[1]……..
6体会及建议
…….
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