探讨有限元梁斗系统有限元结论

论文导读：主应力分布色谱图如图2所示。从该图中可以看出斗壁面上最大主压应力为36.561N/mm2，最大主拉应力为170.653N/mm2，均远小于钢材的屈服强度235N/mm2。在单斗模型中满载时斗梁仍处在弹性工作范围状态。根据应力结果图可以看到：在灰斗中，高应力区域主要是因为应力集中的原因，应力值最大的地方在支撑与灰斗相焊接的地方，其它区
摘 要：梁、斗是电除尘器整个结构中的重要组成部分。本文将梁和斗有机的结合在一起，形成协同工作机制，共同受力，提出了梁斗合一体系。
关键词:梁斗合

一、有限元分析

1有限元法及其原理
有限单元法是近似求解一般连续域问题的数值方法，它的数学基础是变分原理和分割近似原理。其基本思想是结构离散化，即把一个连续的弹性体或结构分割离散成若干有限大小的单元体组合而成，每个单元通过自身的节点同其它单元相连接。这样就把一个有无限自由度的连续体结构变为一个由若干个离散体组合而成的有限自由度的力学模型。每个单元中的一些物理量(位移、应变)等则采用一些能逼近原来真实量的近似函数予以表示，通过能量原理使单元满足弹性力学的基本方程和边界条件。然后通过建立结构各节点处的方程而得到与节点自由度数目相等的代数联立方程组。求解这些方程组，可求出节点处作为场变量的未知数，然后求解单元内其它物理量。
无论对何种结构(如平面、三维、板壳)，有限元分析过程都是同样程序化了的。一般典型步骤为:(1)将结构离散为若干单元，(2)单元分析，(3)集合成整体，(4)数值求解。当然在计算程序中后三个步骤是可以相互交叉的。对于不同的结构，采用不同的单元，但单元的分析方法是一致的。
电除尘器属于空间结构，即它的每一个物理分量都必须由x,y,z三个坐标来描述。
梁斗体系的有限元分析采用大型有限元软件ANSYS进行。将梁斗的组合梁及斗壁按空间壳单元SHELL63模拟，管撑及角钢采用的空间梁单元BEAM188模拟。梁斗的协同作用通过梁单元BEAM188和壳单元SHELL63的耦合来实现。
2有限元模型的建立
单元的划分网格采用规则的三角形划分，这样减少了网格划分误差。

图1新型梁斗体系单斗有限元模型

2.1加载方式与约束条件

计算中加载方式采用完全模拟水载，在斗壁上直接加垂直于斗壁的梯形面荷载，荷载的梯度为9.8KN/m。模型仅考虑了满载的工况。除尘灰斗在整个电力除尘器设备中通过滑动支座与钢支柱相连，可以称为一个悬挂体，本身对整个电力除尘器的本体结构有着减震的作用，所以本课题中暂时没有考虑地震荷载只做了静力分析。有限元模型的加载方式如图所示。

2.2 应力结果及分析

图2 单斗模型满载主应力色谱图
单斗模型满载时除尘灰斗的主应力分布色谱图如图2所示。从该图中可以看出斗壁面上最大主压应力为36.561N/mm2，最大主拉应力为170.653N/mm2，均远小于钢材的屈服强度235N/ mm2。在单斗模型中满载时斗梁仍处在弹性工作范围状态。
根据应力结果图可以看到：在灰斗中，高应力区域主要是因为应力集中的原因，应力值最大的地方在支撑与灰斗相焊接的地方，其它区域的值都很小，只要将焊接处的单元网格细化就可降低应力值。
3本章小结
本章利用有限元软件ANSYS对梁斗体系的单斗进行了模拟。通过有限元的应力分析得出，在单斗满载的情况下，满足应力强度要求。之所以在斗壁上有些区域的应力值偏高是由于管支撑与灰斗壁相焊接的地方出现了应力集中。由于客观条件不能将焊接处的单元网格单独更加细化，所以导致了此种现象的发生，但是这并不影响整体宏观的分析结果。而且斗壁上从梁顶到斗底也呈现了规则的压应力区，这进一步证明了梁斗合一协同作用构想的可行性。
本文通过对现有梁斗体系优缺点的分析，将梁和除尘灰斗有机的结合在一起，形成协同工作机制，共同受力，提出的新型梁斗合一体系经足尺试验模型的验证是可靠的。计算了该模型的实际用钢量验证了其经济性。依据有限元原理，利用大型通用有限元软件Ansys对该模型进行了数值仿真模拟，并对有限元模型进行了详细的应力、位移分析。进一步验证了新型梁斗体系的可行性与安全性。
参考文献
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源于：论文大纲www.7ctime.com
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