基于AnsysWorkbench筒体吊装工具有限元分析 .pdfVIP

基于AnsysWorkbench筒体吊装工具有限元分析

于冠英;杨晨

【摘要】通过Pro/E软件对MBS4360棒磨机筒体吊装工具进行三维建模.利用有

限元软件AnsysWorkbench对吊装工具进行仿真计算,得出简体吊装工具的变形

与强度分布情况,并根据计算结果提出了筒体吊装工具改进的建议.

【期刊名称】《有色设备》

【年(卷),期】2015(000)001

【总页数】5页(P7-10,48)

【关键词】简体吊装工具;有限元;AnsysWorkbench;强度分布

【作者】于冠英;杨晨

【作者单位】中国有色(沈阳)冶金机械有限公司,辽宁沈阳110141;中国有色(沈阳)

冶金机械有限公司,辽宁沈阳110141

【正文语种】中文

【中图分类】TP391

吊装工具是起重机械中应用比较广泛的专用吊运、取物装置。吊装工具是设备吊装

的支点，是设备安全、吊装过程安全的重要保证。吊装工具的尺寸、负荷、结构要

求都有国家标准(吊装工具的设置和相关要求在化工领域等特种设备应用中的有相

应的标准，而对于常用机械结构的吊装工具基本处于沿用化工标准或经验设置)。

一般按起重量大小直接选用。但是在施工中，经常需要在现场自行加工制作专用的

吊装小型构件，为了预防其在吊运作业过程中发生破坏必须进行刚强度计算。

磨机等回转类设备的筒体无论在加工、运输、现场安装等都离不开吊装工具，它是

主要的吊点结构，因此要求有很好的承重能力，为了在吊耳上保证筒体的安全，用

AnsysWorkbench对其进行仿真模拟，提供了给定设计方案的结构变形和应力分

布云图，为对其进行失效分析提供理论依据。

有限元方法作为一种数值方法，在现在的技术科学发展和工程分析实际中得到了广

泛的应用。尤其是在工程技术领域也受力高度重视，主要是因为它的高效和通用性。

有限元法用来进行结构的力学分析或是用来求解一般场域问题时，主要有以下几个

过程：

(1)问题的转化；

(2)建立有限元模型，确定描述边界条件和关联因素的元素类型及其形函数；

(3)形成矩阵解题方程并利用有限元方程组的求解；

(4)与实际问题比较、调整并优化，以达到最优解。

有限元法区别于传统的加权余量法和求解泛函驻值的变分法，该法不是在整个求解

域上假设近似函数，而是在各个单元上分片假设近似函数。这样就能够克服在全域

上假设近似函数所遇到的困难，是近代工程数值分析方法的重大突破。

随着计算机辅助工程(CAE)技术在工业应用领域中的广度和深度的不断发展，它在

提高产品设计质量、缩短周期、节约成本方面发挥了越来越重要的作用。目前，

CAE分析的对象已由单一的零部件分析拓展到系统级的装配体，如飞机、汽车等

整机的仿真。同时，其分析的领域已不再仅仅局限于结构力学，已涉及流体力学、

热力学、电磁学、多场耦合等更加丰富的物理空间。而且，CAE分析不再仅仅是

专职分析人员的工作，涉及人员参与CAE分析已经成为必然。

AnsysWorkbench把ANSYS系列产品融合在仿真平台，使数据无缝实现传递和

共享。AnsysWorkbench中提供了与ANSYS系统求解器的强大交互功能的方法，

这个环境提供了一个独特的CAD及设计过程的集成系统。该软件的特点主要是在

机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应

可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。一般机

械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。想

要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。由于计算机行业的发展，相应

的软件也应运而生，ANSYS软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、

电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。使用该软

件，能够增加产品和工程的可靠性；在产品的设计阶段发现潜在的问题。并且可以

基于可视化实现对试验方案的模拟和优化，因此能有效地减少开发经费，降低设计

成本；缩短新产品的开发和研制周期。

在AnsysWorkbench环境能够建立仿真分析模型，将所有CAE(包括

FEA/CFD/CEM等)软件作为求解器进行调用进而进行仿真分析，并对其结果优化

设计。将所得CAD模型经过网格划分、施加边界条件与载荷工况，然后调用到

CAE程序进行求解分析，还可以对CAE的计算结果进行参数化后优化计算。