论文部分内容阅读
转炉和托圈有多种不同的连接方式,连接方式能否正常工作和连接装置的强度和变形直接关系到设备的安全和经济效益。三点球铰支承连接装置是最为常见的一种连接方式,本课题80t转炉球铰支承连接方式为研究对象,在工作过程中连接装置所表现出的强度问题和转炉在不同工位连接装置的应力分布是值得关注和需要掌握的。考虑到其使用的安全性和经济性有必要对连接装置的力学行为进行分析计算,目的是使其处于更加安全更加稳定的工作状态,由于连接装置结构复杂、工况多,这一问题利用传统的力学无法进行求解,但采用现代数值模拟方法进行计算能够很好的解决这一问题。首先运用三维建软件CATIA对转炉连接装置进行整体建模,并对连接装置部件进行装配,将连接装置装配模型导入到有限元分析软ANSYS Workbench中对模型进行多物理场有限元分析,对关键连接部件进行有针对性的分析,全面考虑其所处的工作环境和受力情况。主要开展的工作: 1)由于连接装置受力非常复杂,首先对球铰连接装置的关键部件支承螺栓进行受力学分析,明确其在各个工况下的载荷大小及力的方向,为下一步静力学分析提供载荷条件。 2)根据支承螺栓在各工况下的受载情况,进行静力学仿真分析,从而得到支撑螺栓等部件的应力、应变分布云图,并应用强度理论对结果进行校核。 3)球铰支承连接装置的球面垫组所处的温度环境十分复杂,因此要对其进行热力学分析,从而确定其有限元模型温度场分布情况,为下一步热—应力耦合场分析做铺垫。将温度场数据导入至Static Structural求解器中,对下球面座、下球面垫进行热-应力耦合场的接触分析,观察云图上应力分布情况找出结构设计不合理的地方,并进行改进。 通过以上数值模拟能够反映出连接装置各部件在各个工况下的应力大小,并通过结构优化和改进连接装置从而降低其在典型工况下的最大等效应力,为设计制造和现场应用提供一定参考。