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用ANSYS对搅拌筒封头法兰进行分析

点击数: 更新时间:2017-01-04 11:01:33

 搅拌筒的封头法兰盘处强度分析的实体建模和搅拌筒的建模完全相同,所以不需要重新建模,只要在ANSYS中利用对称设置生成一个完整的搅拌筒实体模型,然后新建一个封头法兰分析模型,即添加边界条件和载荷,其他建模的处理,如网格的划分,材料属性的设置等都与筒体的建模处理方法相同。 1.边界条件的添加 由上述的假设可知,在搅拌筒的前锥段、圆柱段和后锥段上均不受扭矩作用,底盘连接法兰所传递来的力矩全部由封头法兰的球壳部分来承受。所以,搅拌筒的前锥、圆柱和后锥部分面上所有的节点均受到约束,故只在前锥上添加约束即可。在ANSYS界面中选择前锥面上的所有节点,然后执行Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Nodes命令,弹出选项框后单击Pick All按钮弹出如图2.33所示对话框,对边界进行如图中的设置,完成后单击OK按钮,边界添加完成,如图2.34所示。 图 2.33 前锥边界设置 图 2.34 前锥边界添加完成 2.载荷的添加 经查阅相关文献和对水泥搅拌车工作周期的分析可知:搅拌运输车整个工作周期中在搅拌筒刚刚反转出料的瞬间扭矩最大,根据一般8m搅拌运输车的瞬间扭矩情况,本文设置扭矩为4500N。如果法兰和封头在出料瞬间的情况下满足强度要求,则在其他的工作情况下也不成问题,所以本文就反转出料的瞬间作强度分析,其载荷为在法兰圆盘外圆柱面上所有节点关于X轴的一个力矩。 根据模型的具体情况,在搅拌筒封头法兰盘的外圆柱面上所有节点添加上关于X轴的力矩4500N。在ANSYS界面中,先选中封头法兰盘外圆柱面上的所有节点,然后执行 Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Force/Moment→On Nodes命令,弹出选项框后单击Pick All按钮,弹出如图2.35所示的对话框然后选择力矩输入-4500即可,单击OK,完成力矩载荷的添加,如图2.36所示。 图 2.35 法兰力矩设置 图 2.36 法兰力矩添加完成 3.求解 执行Utility Menu→Select→Everything命令,使整体模型选中进行计算求解。接着执行Main Menu→Solution→Solve→Current LS命令,单击OK直到出现slove is done后,再单击close按钮,计算完毕保存。 4.查看计算结果 (1)查看变形图。执行 Main Menu→General postProe→Plot Results→Deformed Shape命令,弹出如图2.28所示对话框,在“Def+undeformed”选项前加点,单击OK选项,得到变形图如图2.37所示。 图2.37封头法兰节点变形图 (2)查看节点位移和应力云图。执行 Main Menu→General postproe→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu命令,弹出如图2.30所示对话框,然后分别选“Nodal Solution”和“Stress”中选项,单击OK,可得到节点位移图云图和应力云图,如图2.38和2.39所示。 图2.38封头法兰处节点位移云图 图2.39封头法兰处节点应力云图 由上述分析的云图可知,封头法兰处受力变形最严重的部位在法兰与前锥段的球壳部分,其变形的位移可以直接的在图中看到。如果这里的强度不足,就会使搅拌筒封头严重变形,以致破裂,此处一般都需要加强厚度,也可以采用一些方法,如在法兰处的圆周及球壳上加焊加强筋等方法来使其达到所要求的强度。 2.4本章小结 1.以8m水泥搅拌车为例,利用C语言程序编写循环计算程序,通过计算机辅助设计对搅拌筒筒体的外形及总体几何尺寸进行循环计算,最后得到优化设计数据。 2.利用ANSYS软件对搅拌筒筒体进行假设简化后的静态受力分析,得到相关的受力和位移云图,可看出设计的问题点,以便改进设计,对此行业的设计与研究具有一定的参考价值。 3.通过对搅拌筒计算分析后,得到可靠的设计数据,为后面的搅拌螺旋叶片设计提供了必要的设计依据。
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