水泥回转窑的三维建模和有限元分析2.doc

求解
打开ANSYS软件,按照以上的数据和分析,建立有限元模型,mesh 划分网格,使用映射网格划分,加载荷和约束。Main menu>solution>solve>current LS,单击ok,等待分析完成。在后处理plot results>deformed shape 显示轮带的变形图,其他的分析结果也可以类似的得到,如等值应力图,等值位移图等。
GUI操作过程:
启动ANSYS,选取工作目录,定义工作名称,jobname
参数过滤,选取structural ,ok.
进入前处理,选择单元类型,element type>add>solid >solid 92 20n,ok
定义材料属性,Preprocessor>material props>material models>liner>iso..
,,density 7800,ok。
建立模型
建立一条直线 modeling>create>keypoints>in active cs
xyz0,0,0 ; xyz 0,0,
Create>lines>straight line>by keypoits>pick 1,2,ok.
建立轮带的面Create>area>circle >by dimension> ,弧度为-90到90。
拉伸成体volumes operate>extrude>area>along lines ,pick area 1,pick line 1,ok,轮带的体建立。
划分网格mesh,meshing>trls>manual size>lines, pick轮带的外表面较长的边,ndiv 值为40,最短的边设为3,mesh>volumes>mapped>4to6sided,pick all ,ok
轮带划分成1669个节点,240个单元
图3-12 网格划分和节点图
6)加载力和约束
1、载荷 solution>define loads>apply>functions>define/edit
输入轮带受筒体的压力公式,定义为pre
2、read file>定义为pre
3、apply>structural>pressure>on areas ,pick 轮带的内表面,选择exiting table,点击pre,ok。
4、……apply>displacement>on nodes 定义节点约束。
图3-13 加载约束
5、求解,solution>solve>current LS.

将所有的约束、载荷转化到单元、节点上,求解结果,结果数据保存到数据库中。结果在柱坐标系下显示。
ANSYS的Solid95单元可以输出单元及节点在总体坐标方向的正应力σxσyσz、主应力σ1σ2σ3,当量应力σr;可以绘制各种应力的等值线图可以观察等值线图,可以快速确定模型中的‘危险区域’。

图3-14 轮带的变形图
图3-14是轮带从不同角度看的变形图。从图中可以看出,轮带的截面变形形状为类似平放椭圆,轮带在托轮支撑处的变形有拐点,这与实际相符,修正了解析法将二分之一轮带简化为曲梁带来的误差。
图3-15是轮带等效应力等值线图(Stress-von misses)。由图可见,最大应力值在托轮支撑处的内表面,轮带在-60°位置处(托轮支撑处)的等效应力σr=。图中可以看出,轮带在90°,0°和-60°位置处,应力出现峰值。
图3-16是轮带的位移云图,从图中可以看出轮带的顶部(90°处)位移量最大,底部(-90°)被压部位位移量最小。
图21是轮带的内表面周向等效应变变化曲线,可以看出,应变最大是是在-60°,图中横轴的起点是90°,即轮带的顶部,终点为-90°,即轮带的底部,横坐标为对应点相对于起点的周长。
图3-15 轮带的等效应力云图
图3-16 轮带的等效位移云图
图3-17轮带内表面等效应力周向变化曲线(90°~-90°)
图3-18轮带内表面等效应变周向变化曲线(90°~-90°)
图3-19轮带外表面等效应变周向变化曲线(90°~-90°)

从分析结果可以得到如下结论:
1. 轮带的截面变形为类似平放椭圆
2. 轮带在托轮支撑处的变形有变向拐点
3. 从轮带应力分布图可知:轮带与托轮间的接触是一剧烈挤压和磨损过程,当某轮带与托轮间的接触峰值应力超过材料的疲劳极限,有可能导致接触表面剥落和点蚀,加重托轮轴的负担,降低回转窑的运转率。
4. 轮带的顶部、中部和托轮支撑处出现应力峰值,其中支撑处的接触应力最大,定