基于ANSYS的超宽型卷板机超静定问题的研究

发布时间：2017-07-20 22:28

  本文关键词：基于ANSYS的超宽型卷板机超静定问题的研究

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【摘要】：卷板机简单定义为板材弯曲成形设备,它主要运用在石油化工、造船、锅炉、核电、化工机械、机械制造等行业或部门。随着锅炉、造船、化工、石油、压力容器等行业向着更大型化方向发展,越来越多的领域都急需超宽型卷板机。超宽型卷板机的辊子会很长,上辊必须加横梁支撑,否则上辊将产生过大的挠度变形,影响卷板的精度。一般情况下,可以根据卷制钢板的要求：板厚、板宽、最大规格时最小卷筒直径及屈服极限,算出上辊受力,除以辊身长度,得到卷制钢板对上辊底部的均布载荷。建立模型,利用ANSYS模拟,得到上辊在仅受均布载荷时的挠度。对于超宽型卷板机,其卷制的钢板宽度达到12m,为了减小上辊的挠变,一般还会通过上横梁和支撑辊予以加强刚度,这时,上辊除了受到钢板的均布载荷之外,还受到几个支撑辊的集中力的作用,每个支撑辊的集中力如何求解,属于超静定问题,无法准确计算,只能借助ANSYS进行逆推求解。所谓逆推法,假设知道结果的情况下,反推过程,最后选取一组最理想的情况,作为支撑辊集中力的求解结果。作者假设一系列支反力的大小,模拟上辊在受到均布载荷及四个集中力的双重作用下,找到辊子的挠度接近所允许的最大挠度,从而近似求得四个集中力。再将这组集中力作用到上横梁,通过不断调整上横梁的截面尺寸,来观察上横梁的一系列挠度,最后选一个上横梁挠度小于且接近上辊挠度时的上横梁截面尺寸,作为上横梁结构的优化结果。最后,还提出了根据模拟出超静定问题的每个支撑辊受力,对上辊采用油缸加力传感器方式进行主动补偿的方法,使上辊在受到钢板对其作用均布载荷情况下,其挠度仍在可控范围之内。
【关键词】：超宽卷板机 挠度 超静定 上辊挠变 上横梁优化 逆推法
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333.24
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 国内外卷板机发展的历史及概况9-11
• 1.1.1 国外卷板机发展的历史及概况9-10
• 1.1.2 国内卷板机发展的历史及概况10-11
• 1.2 卷板成形技术11-13
• 1.2.1 传统卷板成形技术12
• 1.2.2 现代卷板成形技术12-13
• 1.3 选题的目的与意义13-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 卷板机的主要特性16-26
• 2.1 卷板机的分类与特点16-18
• 2.1.1 卷板的分类16
• 2.1.2 卷板机的分类16-17
• 2.1.3 卷板机的使用范围与条件17-18
• 2.2 卷板成形的原理18-19
• 2.3 卷板机的工作原理19-21
• 2.4 卷板机的工艺21-24
• 2.5 卷板机的基本参数24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 3 设备的主要结构及关键件力学计算与分析26-36
• 3.1 设备的主要结构26-29
• 3.2 三辊卷板机关键件力学分析29-34
• 3.2.1 卷制板材的工作范围29-30
• 3.2.2 对称式三辊卷板机上辊受力及最大弯曲力矩的计算30-32
• 3.2.3 水平下调式三辊卷板机上辊受力及最大弯曲力矩的计算32-34
• 3.3 本章小结34-36
• 4 超宽型卷板机上辊有限元模型的建立与求解36-50
• 4.1 上辊在超静定情况下的挠度补偿36
• 4.2 有限单元法的概述36-39
• 4.2.1 有限单元法原理37
• 4.2.2 有限单元法分析计算基本思路37-39
• 4.3 ANSYS模块与分析过程39
• 4.4 模型建立前期准备39-44
• 4.4.1 单元的选择41-42
• 4.4.2 实常数的定义与材料模型的选择42-43
• 4.4.3 建立几何模型与网格划分43-44
• 4.4.4 约束边界条件与施加载荷44
• 4.5 上辊力学模型的建立44-45
• 4.6 上辊受力分析与计算45-49
• 4.6.1 上辊在均布载荷作用下的挠度46-47
• 4.6.2 上辊在四个集中力作用下的挠度47-48
• 4.6.3 上辊综合受力分析48-49
• 4.7 本章小结49-50
• 5 超宽型卷板机上横梁结构的优化与挠度补偿50-58
• 5.1 现有大型卷板机上横梁结构50-53
• 5.1.1. 某16米大型船用卷板机上横梁结构介绍与分析50-51
• 5.1.2 某大型卷板机上辊挠曲变形的补偿方法51-53
• 5.2 上横梁提供上辊主动挠度补偿53-54
• 5.3 上横梁结构的优化与分析54-57
• 5.4 本章小结57-58
• 6 结论与展望58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 硕士研究生学习阶段发表的论文64-66
• 致谢66

【参考文献】

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1 杨旭军;;大型3辊卷板机的设计研发[J];上海电气技术;2014年01期

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本文编号：570311