基于UG NX6.0和ANSYS Workbench的电解铝静置炉开口钻机底板强度分析-论文.pdf

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1、科技创新与应用J2o14~29期科技创新基于UGNX6．0和ANSYSWorkbench的电解铝静置炉开口钻机底板强度分析袁媛(包头职业技术学院机械工程系，内蒙古包头014030)摘要：电解铝静置炉开口钻机是用来打开出铝口的机械设备。其主要支撑部件底板的强度直接关系着整个设备的运行安全性和可靠性文章通过对底板进行建模、有限元分析等科学方法对底板的静态工况进行分析，得出底板强度分析结论，为生产实践提供可靠的理论支撑，为后续对底板结构进行优化做准备，提高底板的利用率；为现场提供优化方案．提供工厂生产效益关键词：钻机底板；UGNX6．0；ANSYSWorkbench

2、；有限元分析；强度分析引言铝厂电解铝静置炉在出铝时需打开出铝口，让铝液顺着铝液沟薪首连项晷ANSYSj2．0窗口＆{帮助型流入铝液模型罐中，待若干的模型与分析软件能够资源共享，兼容，度比较高。结合底板自身模型的特点，采用后者创建方法。底板三维tt!』移．几何实体模型采用UG6．0进行创建，同时UG6．0创立的模型资源能与AnsysWorkbench12．0能够实现无缝对接，这为创建准确的有限求和螂巍模型提供了条件．同时又提高了模型创建的效率。work[en。h12．0中的模型与uG软件中的模型可以保持同步，即二者可以互相刷新，殛协87同建模，但足这就需要将De

3、signModelet嵌入UG6．0系统中去如果发现在Workbench12．0中模型需要修改，只需在UG6．0中图3UG与Workbench12．0的数据连接做以改进，然后刷新即可，、2网格划分li维几何实体的建立I网格划分的质量直接影响到分析结果的准确性，所以建立一个根据如网l所示底板零件罔，在uGNX6．0中创建二三维几何实既能满足要求又经济的网格是十分有必要的。网格的划分不在于盲体模型如图2所乐、日的追求网格的细化，密度过密直接影响别模型的经济性，无形中增加了计算的难度。然网格不能太大，网格尺寸太大容易造成形状误差不满足要求，划分网格无法进行；同时寸太

4、大分析的结果误差太大。失真。网格太小，节点数在几百万以￡，计算时问过长，效率低．底板主要是由板件形状组成，为了确保网格的质量，该模采用的四面体网格单元，并限制了网格的大小。对底板的主题单元格的尺寸为1011111，整个底板网格化模型如4所爪、网格单元数为86493个，节点的个数为153855个。图1底板零件图图4底板有限元模型图图2底板三维几何实体1．1有限元模型(模型的转换)二三维软件与分析软件数据转换的格式很多种，但是往往采用第三种格式，如IGES格式。陔格式转换到分析软件中，兼容性极差，影响到分析结果的准确性。而该模型的转化不采用第三种格式young's

5、2E+11jPaUG6．0和Workbench12．0直接连接，确保模型不失真，Wokt1chl2P嚣05Ratio0．3{．0模块直接嵌入到uG6．0中，确保维模型的数据实时更新囱Alt8哳g~ress№∞r∞s嚣"fabu~{，如图3图5材料特性参数的设定4一科技创新2014年第29期J科技创新与应用1_3材料参数设(4)结果分析模的材料为Q295A冷轧结构钢(Structuralstee

6、)，对于材料罔巾最大变形城为0．00061085m，约0．6lnll1．方铷下。最大的参数主要仃_=个：弹性模、泊松比和材料密度。材料参数的具体应力值如8标爪所示．最大

7、值为3．984e7Pil．【1lJ39．84MPa底板设I剐5所，材料为Q295A，Ⅲ正强度为295MPa，底板所受的最大J远小于屈1．4底板结构曲度分析月6{强度极限值此该1下底板lJ虽度能够满足求针巾U机所处f胃(最_序端和最彳f段)的两种静态况进行底1．4．2电机处于城左端1况极强度分析求解没馒与筇一种r况基本卡¨㈨，只是电机及其附带部件的位1．4．1t~*JL处j：山量右端l况置由最有端移到_r城左端，求解部分仍然选择整体变形图和整体(1】彳『限元模建立虚力云冈，具体结果如图9、冈lO所爪，将UG6．0的模转化刮Workbench12．0软件中的数据人

8、口。在转化的过稚·}1'要求帧能失真，行建立的所有模型都在一个杯系下过埘底钣的受力分析发现，底板是通过两个勾子托住壁埔的勾环受力的．正受力的表面为一个网柱面。为了保证模拟受力的7位确性，模两个L】形槽·增加一个实体轴，如图4所示。实际模IfI，『n1转轴l1lju形槽是旋转幅连接．故在几何实体模型装备的过程『fI增加_r旋转幅，突台与底板主体采用捆绑连接方式，与缝焊相似(2)约求和载简的施JJIl具体没定如罔6所，J÷。中A处施加的为重力加速度，图叶lB、(：处施JJl1的为嘲朴形支撑，闱中I)处为电机及附带部件的集中载荷．质量定义为60Kg．经过计算集力为6

9、00N。由于底板靠平衡块的绳索米夺jI