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本文针对工程中两种常见的大型结构件进行强度计算与分析,一是箱型结构件——300kA铝电解槽槽壳,二是空间杆系结构——5000kN·m强夯机臂架。
铝电解槽槽壳(包括摇篮架)作为电解铝反应的容器,其强度与刚度直接影响到电解槽整体的使用寿命和经济效益。电解槽槽壳长期在高温及静载作用下工作,其载荷具有不易确定性。目前,多采用线弹性有限元法计算其变形和应力,计算结果与试验值差异较大。为了确定合理的计算方法,本文对槽壳分别进行了线弹性及非线性强度计算。以300kA铝电解槽为例,完成了模型建立、程序编制、温度场分析以及摇篮架的优化等工作,并考虑了温度对材料机械性能的影响以及载荷随时间的变化情况,计算出槽壳变形和整体应力分布规律,分析了线弹性计算的不足及塑性区域逐步发展扩大的情况,经过比较,用弹塑性理论非线性有限元法计算符合实际情况。这对于改进和设计大型电解槽有指导意义。
强夯机的臂架是强夯机的重要承载部件之一,其力学性能好坏对整机的正常运行有直接影响。以企业新开发设计的5000kN·m强夯机臂架为研究对象,以弹性力学有限元法和机械动力学为理论基础,运用参数化技术和有限元分析软件ANSYS,以强夯机最常见的2种工况为主要计算工况,对该机臂架的强度、刚度和动态特性进行了计算与分析,提出动力学参数,计算结果已应用于臂架的设计中。