框架式窑车立柱破坏规律分析

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与传统窑具相比,框架式窑具具有节能、安装方便等特点,在烧制陶瓷行业得到广泛的应用。在实际使用过程中,框架式窑车立柱可能发生断裂,给生产带来一定的影响,本文通过理论和有限元软件模拟相结合,得到立柱横截面最大应力所在位置,进而得到立柱开始破坏的位置。首先,本文基于等效原理,得到开孔立柱的抗弯刚度;基于卡氏第二定理,得到立柱受力情况,进而得到立柱横截面的最大应力所在的部位。然后,通过有限元软件模拟,得到三层、十层、十五层框架立柱在200℃、800℃、1210℃下的受力情况和立柱横截面的最大应力所在部位;同时采用在横梁一端施加位移边界,来代替升温过程,并分析了此种方法的优点和准确性。最后,改变十层框架窑具的装载方式、安装孔的间距、立柱的壁厚,分析其对立柱横截面最大应力的影响。主要的研究内容和结论如下:(1)随着立柱有效长度的增加,开孔立柱的抗弯刚度逐渐增加,增加速度逐渐减小,最后趋近于常数;通过理论计算可知,立柱根部角点处的应力最大,立柱的根部容易先发生破坏。(2)在立柱的底部区域,立柱受到每根横梁的推力;随着框架窑具层数的增加,上部横梁对立柱产生拉力,下部横梁对立柱产生推力。当立柱底部完全固定时,立柱底部内侧受拉,外侧受压,立柱角点处的应力最大;当立柱根部开裂时,将立柱根部的约束看作铰支约束,此时,当窑具继续升温时,立柱外侧受拉,内侧受压,立柱横截面最大弯矩位于立柱长度的二分之一处;当在立柱一端施加位移边界来代替升温时,得到的立柱应力的结果与理论相比,误差较小,且运算速度更快。(3)对于十层框架窑具,改变装载方式对立柱根部横截面的弯矩和应力影响不大。增大十层框架窑具立柱的安装孔之间的间距,结果表明,立柱根部横截面的弯矩和应力随着安装孔距离的增大而减小;改变十层框架窑具立柱的壁厚,结果表明,随着立柱壁厚的增加,立柱根部横截面的弯矩逐渐增加,立柱根部横截面的应力先增大后减小。
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