基于有限元分析的下排渣门设计

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挖机铲斗结构有限元分析-ANSYS FEM大作业

挖机铲斗结构有限元分析-ANSYS FEM大作业

挖机铲斗结构有限元分析-ANSYS FEM大作业1.问题概述:通过ansys软件对挖机的铲斗结构进行有限元分析,将铲斗结构在工作过程中铲土受到的力反向施加在铲斗上,来分析结构的受力状态,结合材料力学第四强度理论来判定结构是否满足强度要求。

图1 几何模型2.问题分析:采用ansys软件,建立铲斗有限元模型,不需要建立挖机的整体模型,在铲斗与挖机动臂连接的销孔位置处进行约束设置,将铲斗工作过程中的力提取出来,反向施加在铲斗上,如图1所示,红色箭头方向即为铲斗的受力方向,其中已知,Fx为109000N,Fy为-110000,Fz为0,最终对铲斗进行强度分析。

3.分析步骤首先通过Proe建立三维模型,随后将三维模型通过ansys几何结构导入至ansys软件中,几何导入路径截图为:图2 几何导入路径单元类型为solid186单元类型,solid186是一个高阶3维20节点固体结构单元,SOLID186具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。

单元通过20个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.SOLID186可以具有任意的空间各向异性,单元支持塑性,超弹性,蠕变,,应力钢化,大变形和大应变能力.还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。

图3 单元类型图4 单元类型定义结构材料为Q235,弹性模量为2.1e11Pa,泊松比为0.3。

在ansys中材料定义如下所示:图5 材料属性对结构进行网格划分,采用六面体的网格划分方法,让结构尽可能多的用六面体,这样可以减少整体的节点规模,减小计算资源,同时还能保证计算精度。

网格总数为35210,节点总数为40448。

图 4 有限元网格模型根据实际情况进行加载约束,首先约束四个主动臂铰接孔内孔的全部自由度,如下所示其次约束辅动臂的四个铰接孔内孔的轴向和径向自由度,放开转动自由度,如下图所示。

最后按照题目中的载荷要求,在挖机铲斗边缘施加对应的载荷,最终加载约束示意如下,分析过程中还考虑铲斗结构的本身自重问题。

基于ANSYS软件的排气管模态有限元分析报告

基于ANSYS软件的排气管模态有限元分析报告

基于ANSYS软件的排气管模态有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对排气管的模态进行分析,计算出排气管的固有频率和振型。

然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为排气管的优化分析提供了充分的理论依据,并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想,对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。

二、问题分析如图1所示为简单排气管模型,包含三段尾管模型,采用Workbench软件建立几何模型,模型尺寸自行定义,尺寸定义要符合实际,并分析三段尾管的自由模态,不同尾管之间采用绑定接触连接,每段尾管的材料均为不锈钢。

图1 排气管三、有限元建模首先进行几何模型建立,先建立中间断尾管的几何模型,排气管建立面体模型即可,首先建立线体截面,然后通过旋转生成几何实体。

旋转草绘面,并进行对称,最终建立中间段尾管几何模型。

再建立第三段尾管模型,首先建立端部直径为50mm的圆,并拉伸16mm,再在距离该圆端部15mm位置建立基准平面,并建立直径为40mm的草绘图,并拉伸80mm通过融合功能,连接直径50mm和40mm的两个圆的端面将上图最右端的圆环面绕距离Y轴200mm的中心轴旋转20°,随后拉伸180mm,最终几何模型如下所示:同理再建立第一段尾管,并对几何过度位置进行适当倒角,最终排气管模型如下图所示:如图 2所示,采用材料默认的结构钢材料即可,材料的杨氏模量为2e11Pa,泊松比为0.3,密度7850kg/m3,三个部件材料均为结构钢。

图 2 材料定义对排气管模型进行网格划分,网格尺寸设置为4mm,网格模型如下所示,自由模态分析不需要施加任何载荷。

图8 网格模型四、有限元计算结果模态分析是研究结构动力特性一种方法,一般应用在工程振动领域。

其中,模态是指机械结构的固有振动特性,每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。

分析这些模态参数的过程称为模态分析模态分析的作用,往往是为了能够知道所分析结构的模态频率、模态振型等结果。

压缩式垃圾车结构有限元设计档

压缩式垃圾车结构有限元设计档

NZ5151ZYS 型压缩式垃圾车结构的载荷计算、有限元分析与优化设计陈树勋王素暖白斌应鸿烈汤勇项目任务NZ5151ZYS 型压缩式垃圾车按照与厂方的技术合作合同,对其生产的NZ5151ZYS 型压缩式垃圾车结构进行有限元分析与优化设计,内容包括:利用ANSYS商用软件对该垃圾车的箱体、填料器结构进行有限元分析,获得该结构在各种实际工况载荷作用下的位移、变形与应力分布,并通过结构优化设计,在保证结构变形刚度与应力强度前提下,寻求该车箱体、填料器结构的外形布局与构件尺寸最优化设计方案,以尽可能降低该车结构的总重量。

要求优化后设计方案,能使箱体和填料器结构的总重量从4.72吨降低到3.6吨以下,降重1.12吨,占总重量23.73%。

研究方法要对压缩垃圾车车箱与填料器结构采用现代结构优化技术进行优化设计必须对压缩垃圾车车箱与填料器结构进行有限元分析,求出前车架在各种工况载荷作用下的变形与应力。

原始结构有限元分析结果数据是结构优化设计效果的比较依据,也是结构有限元分析计算结果数据与测试结果数据比较的依据。

结构有限元分析结果的准确程度的关键在于针对实际工程结构所建的有限元分析模型、载荷、约束与实际情况的符合程度。

对同一工程结构有限元分析问题,由于不同力学功底的人在建模时的不同认识和不同处理,分析计算结果会有很大不同。

该压缩式垃圾车的结构优化分两步进行:(1) 结构形状优化:通过改变结构外形,降低结构最大应力与外形表面积,为结构减重优化提供条件。

(2) 构件尺寸优化:采用陈树勋教授创立的结构优化导重法,对车箱与填料器结构进行以提高结构强度减少结构重量为目标的构件尺寸自动优化。

对压缩式垃圾车结构进行有限元分析准确程度的关键在于分析模型、载荷及约束与实际情况的符合程度,我们主要采用板单元对车箱与填料器结构进行有限元分析建模,该模型具有35,841 个节点,57,727 个单元。

采用该模型对11 种基础工况和4 种实际工况载荷作用下的变形与应力分布进行了有限元分析计算。

有碴轨道起道过程有限元分析_舒键清

有碴轨道起道过程有限元分析_舒键清

有碴轨道起道过程有限元分析舒键清1,刘美红1,张萌1,姜雷2(1.昆明理工大学机电工程学院,云南昆明650500;2.昆明中铁大型养路机械集团有限公司,云南昆明650215)来稿日期:2015-01-30作者简介:舒键清,(1989-),男,云南大理人,硕士研究生,主要研究方向:数字化设计与制造方向的研究;刘美红,(1973-),女,云南昆明人,博士研究生,教授,主要研究方向:流体密封及数字化设计制造1引言道碴清筛机是用来清筛道床中道碴的铁路养护机械。

它将脏污的道碴从枕底下挖出,进行筛分处理,之后将清洁的道碴回填至道床,筛分后的污泥则清除到线路之外[1]。

清筛机清筛之前要通过起拨、道装置将钢轨连同轨枕一起提起,以减少挖掘阻力和避开障碍物。

在这个过程中,钢轨会产生形变,特别是当形变在超过钢轨的弹性极限时就会造成钢轨的塑性变形,造成轨道的损坏。

因此,有必要对清筛机起道过程进行研究,确定钢轨的变化规律,从而保证清筛时不会对钢轨造成损害。

采用有限元方法,以RM80型清筛机为研究对象,分析了60kg/m 的钢轨和Ⅲ型混凝土轨枕(每km 铺设1667根)的轨道模型在起道过程中钢轨的变化。

进而模拟出起道力与钢轨的等效应力的变化规律,与钢轨的屈服强度进行对比,进而得出合理的起道力及起道方案。

2轨道的力学模型我国规范采用的轨道竖向静力分析模型有两钟:点支承梁模型和连续支承梁模型[2]。

在起道过程中,由于挖掘链将轨道下的石碴挖开,导致起道处的轨排悬空。

故该处的轨道没有受到石碴的作用力,仅受钢轨、轨排的自重。

而对于尚未开挖及清筛过后的轨道,还受到石碴对轨枕的作用力。

所以所采用的力学模型在连续支承梁模型的基础上进行了处理:模型中钢轨视为支承在弹性基础上的等截面无限长欧拉梁,梁的抗弯刚度为钢轨抗弯刚度EI ,其中,E 为钢轨的弹性模量,I 为钢轨截面对水平中性轴的惯性矩。

在起道过程中,悬空部分的钢轨受到起、拨道装置施加给钢轨的起道力P ,钢轨、轨枕及清筛机的自重[3];而未清筛部分以及清筛后的部分则受到钢轨、轨枕和清筛机的自重,轨枕和道碴之间的阻力,如图1所示。

汽车车门有限元分析及综合性能优化

汽车车门有限元分析及综合性能优化

汽车车门有限元分析及综合性能优化钱银超,刘向征,邓卫东,邓赛帮(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434)来稿日期:2018-02-06作者简介:钱银超,(1985-),男,安徽砀山人,硕士研究生,工程师,主要研究方向:汽车车身强度耐久及NVH 仿真分析;刘向征,(1978-),男,山东成武人,硕士研究生,工程师,主要研究方向:汽车车身结构优化与疲劳仿真分析1引言车门作为轿车的重要部件,具有缓冲来自外部冲击,隔绝外界噪声的作用。

在汽车开发设计过程中,车门的结构性能已然成为评价汽车品质好坏的重要指标。

车门的主要性能指标包括安装点刚度、强度、NVH 、碰撞以及疲劳耐久等,但这些性能并不是完全一致的,有时甚至是相互矛盾的,如何综合把控车门性能一直是行业内研究的热点和难点。

文献[1]利用MSC.Fatigue 软件,基于Miner 累积损伤理论对某车型后门进行开关耐久分析,并对疲劳寿命危险区域进行了优化设计;文献[2]利用瞬态响应法对某微客车车门进行开关强度分析,在此基础上预测疲劳寿命,并对其进行了试验验证;文献[3]采用Ncode 软件对某SUV 车门进行钣金疲劳损伤分析,并与台架开闭耐久试验进行比对,对薄弱位置进行优化。

上述研究都只是对车门疲劳寿命进行优化改进,并没有结合车门其他方面的性能,而关于车门综合性能优化的研究很少。

以某车型前门为研究对象,针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂现象,利用Ncode 软件,基于E-N 法和Miner 累积损摘要:车门是汽车车身中非常重要的功能部件,在日常使用过程中由于反复的开关,其所受应力尚未达到材料许用应力的情况下,局部区域可能产生疲劳裂纹。

以某车型前门为例,针对试验过程中玻璃升降器安装区域开裂问题,对车门结构进行了局部优化设计。

首先,采用ABAQUS/Explicit 求解器模块计算出冲击应力时间历程,并在Ncode 软件中对前门开关耐久进行了虚拟仿真分析,预测疲劳寿命危险区域。

骨加工多功能反应罐

骨加工多功能反应罐

骨加工多功能反应罐孙红梅;贾伟;张春晖;董宪兵;李侠;李银【摘要】针对可食性动物骨加工过程中抽提、酶解与调配等单元操作分开进行,操作复杂、成本高等问题,设计了一种集提取、酶解、调配于一体的多功能反应罐.该反应罐通过优化反应罐体设计、搅拌装置、夹套设计及进排料方式等关键结构单元,可以实现一罐多用,提高了生产效率.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2013(031)005【总页数】3页(P74-76)【关键词】骨加工;抽提;酶解;美拉德反应;多功能反应罐【作者】孙红梅;贾伟;张春晖;董宪兵;李侠;李银【作者单位】中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193;中国农业科学院农产品加工研究所/农业部农产品加工综合性重点实验室,北京 100193【正文语种】中文【中图分类】TS203我国是动物源食品生产和消费大国,仅2012年的肉类总产量就接近8 000万t,每年因此产生的畜禽骨产量约2 000万t,再加上鱼骨等海产品加工副产物,我国的可食性动物骨资源极为丰富。

动物骨中含有丰富的蛋白质、脂类、矿物质等营养成分,具有很高的开发价值[1]。

例如利用动物骨加工生产骨素、天然肉味香精以及海鲜调味料等,不仅可以大大提高骨产品的附加值,同时充分利用骨资源,减少环境污染[2]。

在动物骨加工过程中,需要对骨原料中蛋白质、脂肪、矿物质等营养成分进行抽提,然后进行浓缩、酶解与调配等单元操作[3]。

由于通常的抽提操作需要加热、搅拌和进排料等操作,与酶解和调配工艺存在很大的共性要求,因此开发一种集提取、酶解、调配于一体的骨加工多功能反应罐,实现一罐多用,对于合并工艺操作流程、降低劳动强度、减少设备投资等方面,均具有较高的使用价值。

基于有限元分析的无砟轨道结构模型研究

基于有限元分析的无砟轨道结构模型研究

基于有限元分析的无砟轨道结构模型研究有限元分析(FEA)是在工程领域中广泛应用的一种数值模拟方法,它可以通过将具有复杂几何形状和边界条件的结构离散成多个小的有限元素来预测结构的行为。

在铁路领域,有限元分析也被广泛应用于无砟轨道的结构模型研究。

无砟轨道是由轨道支撑系统和基础层组成的一种现代化轨道结构,其主要特点是没有传统的石块或混凝土砟石层。

相比传统的有砟轨道,无砟轨道具有更好的水平稳定性、噪音减少和维护成本较低的优点。

然而,由于无砟轨道结构较为复杂,并且受到列车运行和环境负载的影响,所以对其力学行为进行准确分析和研究是非常重要的。

在无砟轨道结构模型研究中,有限元分析是一种常用的方法。

首先,需要根据实际的轨道结构进行几何模型的建立。

通常,无砟轨道结构可以分为轨道横梁、轨道板、轨枕和基础层等若干组件。

然后,将这些组件划分成许多小的有限元素,每个元素都具有形状、质量和弹性等属性。

接下来,需要对每个有限元素施加适当的约束和荷载条件。

约束条件可以是结构的固定支撑点或边界条件。

列车荷载、环境温度变化和地震等荷载可以通过使有限元素受到合适的应力施加在模型上。

在有限元分析计算中,需要对每个有限元素的力学行为进行建模。

这包括材料的应力-应变关系、弹性模量以及材料的损伤和断裂行为。

为了确保结果的准确性,还需要进行合理的参数选择和校正。

通过完成上述步骤,可以进行有限元分析计算,并得到无砟轨道结构的应力、应变、变形和位移等结果。

这些结果可以用于评估无砟轨道结构的稳定性、耐久性和可靠性,并为结构的优化设计提供依据。

最后,需要对有限元分析的结果进行验证。

验证的方法包括与实测数据进行比较和对不同边界条件进行敏感性分析。

通过验证,可以检验模型的准确性并确定是否需要对模型进行改进。

总之,基于有限元分析的无砟轨道结构模型研究是一项重要的工作。

它可以帮助工程师和设计师更好地理解和优化无砟轨道结构,从而提高铁路的安全性和可靠性。

用Solid Works立体三维软件结合ANSYS有限元分析法设计阀体

用Solid Works立体三维软件结合ANSYS有限元分析法设计阀体

·数字技术·用SolidWorks立体三维软件结合ANSYS有限元分析法设计阀体倪伟(四川省自贡市华夏阀门有限公司四川自贡643001)【摘要】阀门是火力发电重要管道部件之一,目前随着我国火力发电技术水平以及环保节能要求的提高,机组参数也越来越高。

随之而来,阀门的研发设计水平也必须提高。

在阀门设计中,最为重要的就是阀体的强度结构设计与流体力学分析。

随着许多制图、计算等辅助设计工具的开发和运用,我们现在可以更加方便快捷和准确地分析和设计。

本文以高温高压的堵阀阀体设计为例,用SolidWorks立体三维软件结合ANSYS有限元分析法设计阀体,从而很快得出直观精确的数据,为我们校核强度改进设计提供有力支持。

【关键词】堵阀三维强度有限元应力边界中管支管【中图分类号】TK413【文献标识码】A【文章编号】1007-9416(2009)10-0033-01有限元应力分析方法是基于计算技术和数值分析方法支持下发展起来的新型分析法,基于这种计算方法发展起来的计算软件为解决我们以往靠手工计算的复杂的工程分析计算提供了有效的途径,ANSYS便是其中之一。

有限元分析法是以立体中的点为基础,所以必须运用于零件的三维立体图系统,目前,SolidWorks是比较常见三维制图软件。

因此,运用SolidWorks强大的立体制图功能结合有限元应力分析方法来设计阀门零件校核强度结构,具有越来越大的优势。

我们以电厂常用的堵阀为例,针对堵阀阀体结构和工况,通过SolidWorks建立阀体结构的三维实体有限元模型,确定边界条件,采用ANSYS对阀体结构进行有限元分析,确定阀体的应力应变分布规律,在分析结果上对阀体结构提出优化性建议。

堵阀阀体及工况参数如下:阀体材料SA一217C12A,温度555℃,压力20MPa。

许用应力82.4MPa,弹性模量E=183X103MPa,泊松比“=0.28。

首先,我们先用SolidWorks完成零件初步建模,建立阀体结构的三维实体有限元模型确定边界条件和载荷条件。

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4 武 汉制 药机 械 有 限责任 公 司 , 北 武汉 4 0 6 ) . 湖 3 0 5
摘 要 : 用 有 限元 分 析 软 件 AN YS 通 过 三 维 数 值 模 拟方 法 , 利 S , 对 14 0mm 中 药 提 取 罐 下 排 渣 门 结 构 进 行 0
了 设 计 . 过 对 A YS计 算 结 果 与 水 压 试 验 结 果 相 比较 , 通 NS 验证 了 有 限元 方 法 的 可 靠 性 和 精 确 性 . 关键词 : 中药 提 取 罐 下 排 渣 门 ; 限 元 分 析 ; 值 模 拟 ; 压 试 验 有 数 水
mm 排 渣 门 时 首 先 考 虑 刚 度 , 时 保 证 其 强 度 , 同 排 渣 门 总 变 形 量 A 。 A 4mm 就 能 满 足 密 封 要 y+ y< 求.
Fi .1 Ske c a ft o e s h r e ga e g t h m p o he l w rdic a g t
门 设 计
2 1 横梁 结构有 限 元计算 分析 .
基于有限元分析的下排渣门设计
魏化中 , 辉 , 健。杜结恕 张志 。帅 ,
(. 1 武汉 市压 力容 器压 力管道 安全 工程研 究 中心 , 北 武汉 4 0 7 ;. 汉工程 大 学机 电工程 学院 , 湖 304 2 武 湖北 武 汉 4 0 7 ;. 3 0 4 3 中国石 油 大学 ( 北京 ) 电工程 学 院 , 京 1 2 4 ; 机 北 0 2 9
dic a g t s h r e ga e

10 4 0mm 排 渣 门 结 构 设 计 思 路
排 渣 门和罐 体 的 密 封 形 式 是 自紧 式 密 封 , 密
封 圈采用 由硅 橡 胶 制 成 的 O 形 密 封 圈 , 它具 有 无
图 1 排 渣 门
21 0 0年 O 5月








V0 2 No 5 L3 .
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J W u a Is. Te h . hn nt c.
文 章 编 号 : 6 4—2 6 ( 0 0 0 17 8 9 2 1 ) 5—0 8 0 5—0 3
收 稿 日期 : 0 9—1 —2 20 1 5
作 者 简 介 : 化 中 ( 9 5 )男 , 南 永 洲 人 , 魏 15 一 , 湖 副教 授 . 究 方 向 : 研 压力 容 器 、 道 安 全 技 术 管
8 6
武汉 工 程 大 学 学报
第 3 卷 2
2 基 于有 限 元法 的 (1 } )
中图分类号 : 05 TQ 5 文献标识码 : A d i1 . 9 9 ji n 1 7 — 8 9 2 1 . 5 0 3 o : 0 3 6 /.s . 6 42 6 . 0 0 0 . 2 s
0 引 言
中药 提取 罐 是 中药 生 产 的关 键 设 备 , 于 一 属 类压 力容 器[ ] 其 下 排 渣 门结 构 如 图 1所 示. 1 , 。 下 排 渣 门与罐 体 的安 全 性 能与 密封 性 能是 关 系 到提
结构紧凑运动 自如等要求 时 , 还要解决 密封问题 ( 排
渣门密封结构见 图 2 , 封是否 良好 与 门的变 形量 )密
A 和横 梁 的 变 形 量 A 的 总 和 有 直 接 关 系 , 总 y y 当
变形量 大于 O形密封 圈 回弹量 △, A 。 y > △ 即 y +A 。 时, 就会 发生泄 漏失 效. 、 门 横梁 以及其 它部 件 如十
毒无 味 、 耐高 温和 耐腐蚀 等特 点. 生产 中, 渣 门 的失效 形 式 主要 是 发 生 泄 漏 , 排 这往 往 是 由于 门盖 和 横梁 的变形 量超 过 密 封 圈 回 弹量 造成 的 , 封 圈 回弹 量一般 在 4 6mm 之 间 , 密 ~ 通 过 实验测 量 , 到 当 门盖 和横 梁 的 变形 量 总 和 得 大于 4 mm 时就 会 发 生 泄漏 , 因此 在 设 计 0 0 14 0
取罐 能否 安 全 生 产 的关 键 因 素 , 排 渣 门主 要 出 下
现 的问题是 泄漏 和脱 钩现 象 , 调查 表 明 , 约有 8 % O 的泄漏 失 效 是 由 于 下 排 渣 门密 封 出现 问 题 引 起 的. 随着 生产 的大 型 化 发展 , 取 罐 直径 的增 大 更 提 有 助于 提高 生 产 效 率 , 多 中药 企 业 需 要 排 渣 门 许 直 径进一 步增 大 以满 足 生 产要 求 . 目前 , 内生 产 国 的提取 罐 的 最 大 直 径 为 1 4 m, 作 压 力 约 为 . 工
字轴 和搭钩等结构 都 比较 复杂 , 统 设计 方法 不 能 传
精确计算 出它们 的变形 和应 力情 况 , 因此 本文 采用 有限元方 法 , 设计 压 力取 0 2 a 计 算压 力 取水 . 0MP , 压实验压力 0 2 a 用 AN Y . 5MP , S S软件对 横梁 和 门 进行 了计算分 析和设计 引 .
注 :—— o 型 密 封 圈 ;— — 十 字 轴 ;— — 门 盖 ;— — 横 梁 ; 1 2 3 4 5 — 开盖 气 缸 ;— — 罐 体 ;—— 夹套 ;—— 锁 紧气 缸 ;— — 搭 钩. — 6 7 8 9
大 口径排 渣 门 的 没计 , 满 足 强 度 、 度 以及 在 刚
0 0 M Pa .2 .
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图 2 下 排 渣 门密 封 结构 示 意 图
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