基于Ansys Workbench的圆管带式输送机桁架结构的有限元分析.pdf

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1、基于AnsysWorkbench的圆管带式输送机桁架结构的有限元分析吴炳胜胡明伟陈秋平1河北工程大学机电学院邯郸0560382邯郸市牛儿庄采矿公司邯郸056038摘要：以圆管带式输送机的一段桁架梁为研究对象，采用DesignModeler建立了桁架梁的三维模型，通过AnsysWorkbench软件对桁架梁结构进行静力分析，得到桁架梁结构的等效应力和位移云图，对桁架梁的强度和刚度条件进行校核，并以最大等效应力为约束条件，对桁架梁的截面角钢进行尺寸结构优化，通过相应曲面分析和目标驱动优化分析找到设计优化点，使优化尺寸既能满足强度的要求，又能减少用料，达到降低成本的目的。关键词：圆管带式输送机；桁

2、架；Ansys；Workbench；结构优化设计中图分类号：TH222文献标识码：A文章编号：1001—0785(2013)03—0006—04Abstract：Withonesectionoftrussbeamofthepipebeltconveyorasthestudyobject，3DmodelforthetrussbeamisbuiltbyDesignModeler．WithstaticanalysisforstructureofthetrussbeambyAnsysWorkbenchsoftware，theequivalentstressanddisplacementnephogr

3、amsareobtained，andthestrengthandrigidityconditionsoftrussbeamarechecked．Thedimensionandstructurefortheanglesteelinthetrussbeamcross—sectionareoptimizedwiththemaximumequivalentstressastheconstraint．Thedesignoptimalpointisfiguredoutthroughcorrespondingcurveanalysisandgoal—drivenoptimizationanalysis．T

4、heoptimizeddimensioncannotonlymeetthestrengthrequirement，butalsoreducematerialconsumption，real—izingthepurposeofcostreduction．Keywords：pipebehconveyor；trussstructure；Ansys；Workbench；structuraloptimaldesign0引言1有限元模型的建立圆管带式输送机(以下简称管带机)是一种DesignModeler是AnsysWorkbench的建模平将物料包裹在强制形成管状胶带内进行输送的特台，其功能类似于一个

5、CAD的工具，但与普通殊带式输送机，与普通带式输送机相比，具有物CAD软件不同，它主要用于有限元网格划分，所料封闭运输，大倾角复杂地形建设，运行可靠，以它的一些功能也是一般CAD软件所不具备的，维修费用低等特点，因此被广泛运用于物料运输如梁建模、封闭操作、填充操作等¨J。因此采用行业中。机架结构作为圆管带式输送机的重要组DesignModeler中的梁建模比其他CAD软件建模更成部分，其成本占总成本的三分之一。而在生产适合桁架结构的有限元分析，此外，在建模过程实际中，设计人员往往只考虑桁架结构的可行性中直接定义桁架结构的截面角钢尺寸为参数化变方案，结构笨重、材料浪费现象严重。因此不但量，为下

6、面的结构优化设计提供方便。要选择合适的桁架结构形式，还要对选定的桁架考虑到管带机的一些结构部件如栏杆、托辊、结构进行优化设计，从而达到节约材料、降低造输送带、防护网等对整体结构刚度影响有限，建价的目的。本文以一段跨度为l8．64ITI、管径为立有限元模型时将其全部省略，在进行静力分析310mm的圆管带式输送机桁架结构为研究对象，时这些部件将以力载荷的形式作用于机架结构上。通过AnsysWorkbench对桁架结构的静力分析和截基于以上条件，管带机一段桁架梁在DesignModel-面结构的优化，找到设计中的薄弱环节，并加以er中的三维模型如图1所示。其中桁架长18．64改进，使机架结构在满足

7、工作条件的同时为企业in，宽820mm，高1600mm。机架的弦杆和腹杆降低更多成本，实现利润的最大化。均采用型号为87×87×7．2的角钢，材料选用工程——6——《起重运输机械》2013(3)中常用的Q235一A，其密度P=7850kg／m，泊松2)工作负载E=0．3，弹性模量E=2×10Pa，屈服强度=机架结构的工作负载主要是运输物料的载荷，235N／mm。为了简化分析，按照静态载荷进行处理。运输物料填充