基于ANSYS的陶瓷过滤机支撑机架肋板的优化设计.pdf

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1、·机械制造与研究·沈哲，等·基于ANSYS的陶瓷过滤机支撑机架肋板的优化设计基于ANSYS的陶瓷过滤机支撑机架肋板的优化设计沈哲。刘洋，雷发成(江西理工大学机电工程学院，江西赣州341000)摘要：针对陶瓷过滤机肋板设计中存在的问题，借助优化理论分析了肋板工作受力情况，利用ANSYS软件对肋板进行优化设计。结果表明，通过ANSYS软件31次迭代优化能够使材料成本降低约32％，为陶瓷过滤机的实际改造提供了参考依据。关键词：陶瓷过滤机；肋板；ANSYS；优化设计中图分类号：TH122文献标志码：B文章编号：1671-5276(2010)02-0061-04Opti

2、mizedDesignofCeramicFilterPlateSupportRibRackBasedOilANSYSSHENZhe，LEIFa-cheng(SchoolofMechanical&ElectricalEngineering，JiangxiUniversityofScienceandTechnology，Ganzhou341000，China)Abstract：Aimingattheproblemsinceramicfilterplate·findesign，thispaperusesANSYSsoftwaretooptimizetheplate-

3、findesignaccordingtothecomprehensiveanalysisofoptimizationtheo~workingstressstifenedplate．Theresultsshowthatthematerialcostcanbereducedbyafactorof32％byiteratingoptimization31timeswithANSYSsoftwareandthepracticalreferencecanbeprovid—edf0rtheceramicfiltertransformation．Keywords：cerami

4、cfilter；ribplate；ANSYS；optimaldesign过滤机是一种应用量大面广的通用机械，在矿山、冶目标函数为：金、陶瓷、化工、轻工、医药、污水处理等众多领域，过滤机Volume()--~minVolume()是关键设备之一，其技术水平的高低，品质的优劣，对现代设计变量为：工业生产产生重要影响。随着技术进步，现代生产的先进=[A，B，T]性日益突出，节约能源、有效利用资源和加强环境保护已约束条件为：成为全球性的迫切要求，只有发展具有高分离速率、高分max(VonMiseStress)<160MPa及各种边界约束离精度和高运行效率的过滤分离设备

5、，才能适应并促进现其中，Volume为支撑机架的总体积，A和为肋板中两个代工业生产的进程。配合角度，为支撑肋板的厚度，为等效应力。状态变量现利用有限元分析软件ANSYS静力分析模块对计算和目标函数使用ANSYS内置的GET函数从有限元模型模型肋板做出位移变形计算与分析，并与实测数据进行对的求解结果中提取。肋板示意图如图1所示。、比分析，检查出了肋板在加工制造过程中工艺上存在的缺陷。为了改善结构的受力性能，进一步用ANSYS优化模块(OPT)功能对整个模型进优化分析，提出合理的参数，并对今后的工程设计提供技术支持。1支撑机架结构优化的数学模型图1肋板示意图陶瓷过

6、滤机支撑机架是由方钢和支撑肋板组合、封闭而成的框架型结构。其中支撑肋板采用的材料为Q235。其具体参数为弹性模量E=2．2el0”Pa，泊松比v=0．3，厚2支撑机架有限元模型的建立度为16mln，许用应力[or]=160MPa。目前，1Tr系列陶瓷过滤机的支撑肋板尺寸由经验设建立参数化(APDL)的有限元模型是利用ANSYS定，可能存在用料过多问题。优化设计的最终目的是要在进行结构优化设计的基础。通常以设计变量为参数，因满足使用要求的前提下使得支撑肋板的质量达到最小，以此，支撑肋板的厚度及两个角度A和日作为建模参数。节约原材料，降低陶瓷过滤机的生产成本。对于

7、密度均匀在ANSYS10．0中设置分析的单元类型为SHELL63，的支撑肋板来说，也就是要使得其体积最小。优化设计的SHELL63既具有弯曲能力又具有膜力，可以承受平面内数学模型如下：作者简介：tt哲(1985一)，男，江西九江人，江西理工大学，硕士研究生，研究方向为机械电子工程。MachineBuildingAutomation，2010，39(2)：61一·6l··机械制造与研究·沈哲，等·基于ANSYS的陶瓷过滤机支撑机架肋板的优化设计荷载和法向荷载。质量与料槽的质量，及陶瓷过滤机运行时搅拌所造成的冲本单元每个节点具有6个自由度：沿节点坐标系，击力。准备

8、进行优化的1Tr系列陶瓷过滤机设备加上