带式输送机滚筒参数化有限元分析及拓扑优化设计

发布时间：2020-03-17 12:56

【摘要】： 带式输送机是最重要的散料输送设备之一,滚筒是其主要承载部件,承受载荷复杂。本文首先利用有限元分析软件ANSYS对滚筒进行静力学分析。在静力学分析时考虑了胀套装配预紧力的作用,利用ANSYS自身提供的接触非线性来模拟过胀套与滚筒轴和辐板间的配合关系,力求滚筒有限元模型能够真实、准确的模拟计算滚筒的真实受力状况,保证计算结果的可靠性。然后在对滚筒分滚筒静力学计算的基础上,基于ANSYS操作环境开发出带式输送机滚筒通用计算模块。利用该模块,设计人员只需在程序用户界面上输入滚筒计算所必需的参数,就可以进行滚筒的有限元计算。通过二次开发的滚筒参数化程序,简化了用户的操作,同时避免了在参数改变时,重复的建模过程,即使对于那些不熟悉ANSYS的技术人员也可以进行滚筒的刚度和强度分析,大大提高了工作效率,具有一定的实用价值。最后将拓扑优化引入滚筒设计,基于有限元连续体的拓扑优化的均匀化方法,以结构最小应变能为目标,对带式输送机改向滚筒的辐板进行拓扑优化设计。然后基于拓扑结果对辐板进行尺寸优化使材料的分布更为合理,辐板在满足应力和刚度的条件下,质量大幅降低。为滚筒零部件初期设计提供非常重要的指导性作用。
【图文】：

图 1-1 南非砂矿的带式输送机带式输送机的重要承载部件。滚筒失效会给人身安后果，使企业遭受巨大的经济损失。滚筒失效形式筒外壳磨损（图 1-2 所示）和错位，滚筒体和滚筒。驱动滚筒工作时同时承受法向载荷和切向载荷，圆周方向和轴向是变化的，结构复杂，很难用解析向滚筒的受力虽然可进行一些适当的简化，但由于杂，也很难用解析法完全计算出应力、变形规律。理，不便于确定合理的设计准则。在缺乏合适的滚的提高安全系数，使滚筒重量增加，可靠性却没有的生产与制造需要更科学的设计方法，来弥补传统

图 1-2 滚筒筒皮磨损失效图筒静力学分析包括强度分析和刚度分析，滚筒零部件的强度就是其破坏的能力，而刚度即为其抵抗发生塑性变形的能力。静力学分析计人员提供重要参考资料。静力学分析通常可以由有限元软件实现限元软件是专业性很强的软件，需要专业的结构分析人员使用，而的前后处理，尤其是前处理过程，需要大量的工作。带式输送机滚化结构特点，使得结构分析人员在按常规方法分析时，要进行大量操作，无谓地延长了设计周期。因此需要设计一种针对滚筒静力学限元软件，设计人员只需输入设计参数就能得到静力学分析结果。有一定的使用价值。统设计[6]是设计工程师根据自己的理论知识和丰富的工程设计经验用户的需求进行概念设计，定出结构的类型和形式，选择材料，按和标准给出受力情况，提出初始设计方案，然后进行结构分析，再
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH222

【引证文献】

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本文编号：2587520