基于ANSYS Workbench的隔爆壳体优化设计及验证.pdf

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1、基于ANSYSWorkbe眦h的隔爆壳体优化设计及验证朱国英Workbench的隔爆壳体优化设计及验证OptimaIDesign&VerificatiOnofFIameprOofHousingbyUsingANSYSWOrkbench朱国关(上海工业自动化仪表研究院，上海200233)摘要：隔爆壳体的耐爆性能及隔爆性能是隔爆设备的两项重要指标，传统的公式加经验的设计方法与预期结果不尽一致。运用ANSYsworkbench有限元分析软件，在计算机中对隔爆壳体进行建模等步骤后，利用软件自带的分析插件可以模拟隔爆壳体的“物理样机”，并对其进行分析设计及验证，从而减少开发的成本和时间周期。有

2、限元分析为隔爆壳体的设计优化、选型验证提供了一种新方法，有效地提高了产品开发的效率。关键词：壳体设计ANSYSworkbench壳体建模应力分析应变分析仿真技术优化设计中图分类号：11P273文献标志码：AAbstract：Theperfbnnanceofresistancetodetonationandtllepe—．0mance0fn啪epmofaretwooft}leimportantindexesfornameproofeqIlipment．nedesignmet}lodusing昀ditionalf0唧ulaaJldpracticalexperiencecannotobta

3、inexpectedresuhs．ByemployingANSYSworkbenchfiniteelemema11alysissofhare，世eraccomplisIl主ng山epmLedures0fhousingmodelingincomputer-usingtheallalysisplug—incomeswiththesoftware，the“physicalpmtotype”of出enamepmofhousingcaJlbeemlllated，aIldanalysisdesignandve面cationcaIlbeconducted，thust}Iedevelopingcos

4、tandtimeperiodcanbereduced．ThefiIliteelememanalysisprovidesanewme山odfordesignoptimizationandverificationofmodelseIectionofnamepmofhousing-aIlde艉ctivelyenhancestheemciency0fproductdevelopmem．KeyWor凼：Hous她desigllANsYsW0rl&nchHousingmodelings骶昭强alysisS嘣na11alysissimulationtechniqlIeOptilll8ldes咖0引

5、言在爆炸性气体与空气混合物的环境中，隔爆型电气设备通过隔爆外壳来实现防爆安全有着较广泛的应用。隔爆外壳按其定义须具有良好的耐爆性能和隔爆性能⋯。通常情况下，隔爆型电气设备的外壳大都采用钢板焊接结构或铸件结构构成，按强度理论推导的公式，壳体不同的面计算得到的厚度尺寸不尽相同，需经验估算来调整壳体厚度数值。这样设计的依据不够充分。限制了壳体性能的提高和材料的有效利用。ANSYS软件采用分析计算的方法，分析设计反映了近代设计的先进水平，它是建立在塑性理论和板壳理论之上的一种新的容器设计方法，其设计准则基于塑性失效[2。3]。ANSYSWorkbench是ANSYS的计算机辅助设计(comp

6、uteraideddesign，cAD)与计算机辅助工程(coII】【puteraidedengineering，CAE)新的协同环境。它提供了统一的开发和管理CAE信息的工作环境，提供高级功能的易用性。具有真正的“多物理场耦合分析”的能力。多场分析能力已经成为现代CAE软件技术水平的修改稿收到日期：2014一04—02。作者朱国英(1960一)，女，1990年毕业于华东理工大学机械设计与制造专业，获学士学位，高级工程师；主要从事防爆设备及自动化控制设备的研究设计。重要标志[4]。通过ANsYSWorkl)ench软件的分析，可得到隔爆壳体在不降低设备安全性的前提下优化的几何参数，从

7、而提高新设计的隔爆产品的一次成品率。1隔爆壳体的设计隔爆设备具有的特性首先要满足其功能性的需求，即能安装进所需的控制元器件，又需符合隔爆壳体的强度要求及隔爆参数要求，最终还需通过专项防爆安全试验验证。隔爆型的变送器外形尺寸如图1所示。壳体材料采用铝合金。箱盖通过箱体的凸台，采用螺纹结合面形式连接，应用于ⅡC的危险场合。图1壳体外形尺寸F唔10veralldilll㈣si【)I】so“hehousjng长方体隔爆外壳的壁厚计算公式如式(1)所示㈣。80PRo