基于ANSYS分析的水平压装式垃圾箱箱壁构造优化.pdf

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1、设计与制造·机械研究与应用·基于ANSYS分析的水平压装式垃圾箱箱壁构造优化盛金良，杨云(同济大学，上海200092)摘要：以工程应用为目的，基于有限元结构分析技术，在有限元分析软件ANSYS的平台上进行了虚拟力学分析，为压装式垃圾箱箱壁构造的优化提供了理论和技术的依据。关键词：压装式垃圾箱；垃圾材料特性；箱体结构；ANSYS中图分类号：TP31文献标识码：A文章编号：1006—4414(2010)05—0069—03，I'lleoptimizedesignofcompresswastecontainerSbodystructurebasedonANSYSanalysi

2、sShengJin—liang，YangYun(Tongfiuniversity，Shanghai200092，China)Abstract：Withanaimaboutengineeringapplication，avirtualmechanicalanalysiswithANSYSisresearchedbasedonthefi-niteelementstmctureanalysismethodsandtechniques，thethesisprovidesatheoreticalandtechnicalbasisfortheoptimizeofcompresswa

3、stecontainerSbodystructure．Keywords：compresswastecontainer；materialpropertyofwaste；containerSbodystructure；ANSYS1引言1垃圾中转的主要设备——压缩式垃圾集装箱，使用过程中常因压缩力大，及箱壁结构不可靠，产生变形并引起泄漏。笔者对其结构进行有限元分析，先分将上式带人流动准则中：=茄析填装物，探索模拟特性相似的材料，估计参数；再对实物建模，并对压缩结果模拟分析结构缺陷；结合结得{QF0。果，提出优化方案，并再分析，得到箱体高强度、变形小、自重轻的优化参数。对垃圾运

4、输高效、安全，延长上式矩阵为：dA：{L_0O-1J[D]{de}×集装箱的寿命，具有探索性的研究价值。[nQ{)oQ】2垃圾弹塑性模型的建立垃圾材料表现为弹塑性行为，强度取决于抗切或抗剪，抗拉强度由物料之间的粘聚力和内聚力决定，受压屈服要远大于受拉屈服，且受剪时会膨胀。常用Eo3{~o)of[D]{d}屈服准则有Mahr—Coulomb等，但其破坏面是不规则凡QF+{}[D]{等)六角形截面角锥体，应变方向不易确定。故采用或{do"}=[D]。{如}Drucker—Prager准则，其破坏面是Mahr—Coulomb外切圆锥面，克服了Mahr—Coulomb准则的缺点

5、。2．1应力应变关系L[D]{-O0-~)of。[D]受力过程中，总应变增量()是弹性增量(如。)p一和塑性增量(d8)之和，{d占}={ds。}+{如}nQF+{}[南D]{}弹性应力应变关系：{or}=[D]{}据流动准则，上式转化为：，ij为总应力和应力张量；为塑性功；F()为{d8}=[D]{do-}+dA{LuuJ}塑性功函数；n为齐次方程次数引。由强化准则O-1，or2，O-3)=k=F()得：df=F()d收稿已期：2010—08—17作者简介：盛金良(1962一)，男，上海人，高级工程师，研究方向：环境卫生工程机械。·69·设计与制造·机械研究与应用·岩

6、体等，因此为Drueker—Prager准则的弹塑性材料。为几何非线性，分析中采用大位移算法(Largedis-假设箱中已压缩满箱，为连续性的弹塑性材料，placementstatic)。，仅分析压头的力，忽略重力影响。Drueker—Prager屈服准则的选项中要设置的值：表3垃圾压缩模型中各个单元的数目粘聚力(必须大于0)，内摩擦角，膨胀角J。节点单元25087356943ANSYS建模和分析Solid45Shell63Beam44Conta175Targel70集装箱模型中存在接触、大面积薄板、垃圾材料l880o1O12357332272971非线性等，属于结构非

7、线性。为了优化中箱体参数的变化设置，采用APDL参数化建模¨．2J。采用1／2建模，对称面设置对称约束。实际压缩3．1单元及参数定义中，箱体有拉钩抱住，底面受支撑力。模型中，载荷为箱体结构含箱壁和加强筋。箱壁为薄壁壳体类，压缩口的压力，约为160kN，约0．1MPa，将压力定义加载后受平面法向压力，及与加强筋焊接处的支撑在压缩口内的表面节点上。力，故用壳体(Shel1)单元；加强筋为标准型材，加载对于非线性计算，需将载荷的历程分为多个阶后受弯矩和扭矩，为钢梁结构，采用梁(Beam)单元；段，以求精确求解。模型中，仅一个压力载荷，故用一箱壁