炉排承载风箱强度的有限元计算分析
风载作用下锅炉构架动力特性有限元分析
第25卷第6期 V ol.25 No.6 工 程 力 学 2008年 6 月June 2008ENGINEERING MECHANICS214———————————————收稿日期：2006-11-21；修改日期：2007-06-16作者简介：*周家泽(1960―)，女，武汉人，副教授，学士，主要从事结构力学理论及应用研究(E-mail: zzjjzz528@)； 刘晓琴(1982―)，女，湖北人，研究生，主要从事钢结构稳定性研究(E-mail: liuxiaoqin@)；文章编号：1000-4750(2008)06-0214-05风载作用下锅炉构架动力特性有限元分析*周家泽1，刘晓琴2，管昌生2(1. 武汉职业技术学院，武汉 430074；2. 武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉 430070)摘 要：对风载作用下电站锅炉构架钢结构的动力特性进行了研究。
针对工程实例，运用空间梁单元有限元方法建立了锅炉构架的三维结构模型；考虑风荷载作用，应用ANSYS 软件对锅炉构架钢结构进行了静力计算分析；用Lanczos 向量迭代法求解自振方程，研究了电站锅炉构架钢结构的自振特性；用反应谱法进行动力响应分析，计算结果表明，风载作用下结构的内力和变形较小，且满足设计规范要求。
关键词：锅炉钢构架；动力特性；计算模型；有限元；风荷载 中图分类号：TU328; TK223 文献标识码：AFINITE ELEMENT ANALYSIS ON DYNAMIC CHARACTERISTICSOF BOILER STEEL STRUCTURE UNDER WIND LOAD*ZHOU Jia-ze 1 , LIU Xiao-qin 2 , GUAN Chang-sheng 2(1. Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430074, China;2. School of Civil Engineering & Architecture Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)Abstract: Dynamic characteristics of boiler steel structure under wind load were studied. The three dimensional structural model of a boiler steel structure was set up by space beam finite element method. Considering wind load effect, the static analysis of boiler steel structure was conducted using ANSYS software. The self-oscillation equation of the structure was resolved by Lanczos vector iteration, and the self-oscillation characteristics of boiler steel structure was studied. The dynamic response of the structure was given by response spectrum method. The results showed that the stress and deformation of the structure were small under wind load, and they satisfied the requirement of the design code.Key words: boiler steel structure; dynamic characteristics; computational model; finite element; wind load钢结构框架因其自重轻、有效面积大、施工速度快和投资效益高等综合优势，在国内外应用十分广泛。
有限元分析在电厂高压流化风机设计中的应用
有限元分析在电厂高压流化风机设计中的应用摘要：利用有限元数值模拟对电厂高压流化风机叶轮进行设计选材关键词：有限元电厂高压流化风机叶轮一、概述大型循环流化床锅炉的发展，带动了国内配套辅机制造业的发展。
在循环流化床锅炉系统中，高压流化风机是保证锅炉安全稳定运行的重要辅机之一，其安全性越来越受到设计、用户和设备制造厂的关注。
我公司为国内多家大型CFB锅炉系统配套了高压流化风机,积累了许多的优化设计经验。
二、风机参数及设计方法选择m/3，压力160000Pa，风机的工作转四川某发电厂2×300MW机组高压流化电机，风量36000h/r，叶轮直径1400mm。
配用电机功率800KW。
为了满足风机性能要求现选用双支撑两级叶速2980m in轮的结构形式。
叶轮叶片采用两段圆弧结构形式，叶片数为12片。
前盘为锥形前盘加锻打进口圈的结构形式。
后盘采用锻打轮毂焊接圆盘的结构形式。
针对风机转速较高，叶轮直径较大，线速度达到218m/s，是目前风机行业设计难度较大，采用最基本的工程计算法无法选到满足风机安全运行的材料。
现采用三维实体有限元计算方法对该叶轮的应力、变形进行分析计算。
三、有限元设计方法利用三维软件对一次风机叶轮建立模型，以便进行相关有限元分析。
风机叶轮三维模型叶轮有限元网格模型1、由风机叶轮三维模型可以看出，风机的叶轮是由前盘，后盘和叶片三部分焊接而成的。
初步设计前盘选用6mm厚材料，中盘选用12mm厚材料，叶片选用8mm厚的板材进行计算。
此时叶轮重量324kg，转动惯量为58 kg.m^2。
在对叶轮进行有限元分析时，考虑风机在超速状态下的运行，用工作转速和超速转速进行分析。
1）计算结果：附图一附图二2)结果分析：从附图一可以看出风机叶轮在工作转速条件下，最大应力集中在后盘和叶片进口交界处，最大应力值达到314 MPa。
最大变形位于叶片出口与前盘外圆交界处，最大变形量达到1.697mm,最大变形区域为前盘外圆,变形量为1.5 mm左右。
《工业锅炉》2011年第1～6期分类索引
在 用燃油气锅 炉热效率计算 与评 价 …………………………
… … … … … … … … … …
彭小军 ， 孙向军 ， 傅传运 （ １ ） ２・ ３ 李 荣， 朱 琳 （ １） ２・ ７
温芝香 ， 葛升群 ， 晓明（ １ ） 张 ６・ ４
新型生物质燃料锅炉 的研发与应用 ……………………… …
基于变频控制技术 的燃油气锅炉燃烧器的开发和应 用 ……
… … … … … … … … … … … … …
稻壳内混式循环流化床燃烧试验研究 ……………… …… …
… … … … … … … … … … …
马得明 ， 王善武 （ １ ） ５・ ９
直接接触式烟气降温减湿节能器的研制与试验分析 ………
… … … … … … … … … … … … …
电弧炉余 热锅 炉设 计 ………… …… …………………………
… … … … … … … …
杨 彬， 沈士兴 ， 王方荣 ， （ ２ ） 等 ３・ ０
吴 国妹 ， 于子文 （ ３ ） ４・ ９
Ｓ Ｓ３ — １４ Ｄ燃 电石炉尾气 锅炉的设 计开发 ………… Ｚ ５ ． 一Ｑ
… … … … … … … … …
生 物 质 热 解 技 术 的现 状 、 展 趋 势 及 研 究 … … … … …… … 发
… … … … … … … … … … … … …
陈闵叶 ， 培雷 ， 孙 项
阳 ， （ ９ 等 ６・ ）
蔡晓锋 ， 张
涛（ １ ） ２・ ０
鼓泡流化床焚烧炉污泥干化焚烧处 理特性及 能耗研究 … …
范海燕 ， 刘建 忠， 顾震宇 ， （ ３ ） 等 ３・ １
高炉煤气管道有限元分析
高炉煤气管道有限元分析杭州锅炉集团股份有限公司 徐超 许志贵 史跃岗摘 要 高炉煤气管道因直径大、长度长，在设计时需考虑最大风载作用下的管道受力情况，避免发生倾斜或侧翻。
本文采用有限元分析方法，计算煤气管道在风载作用下的受力情况，校核管道的安全性。
关键词 高炉煤气管道；风载；有限元分析0目的某煤气锅炉项目中，煤气管道水平长约25m,竖直标高为12〜15m,受内压为0. 018MPa,水平最大风载2. 2kN/m 2 （约为 15级大风）。
现校核在该载荷作用下管道是否会发生倾斜或侧翻。
煤气管道结构布置如图1和图2所示，管道支座架如图3所示。
1煤气管道设计条件计算温度：20°Co 内压：0.018MPa 。
风图2煤气管道前视图表］结构参数和材料性能表尺寸mm材料许用应力MPa管道4)2620xl9SA672A55CU2108支座架见图3Q235B135压：0.0022MPa(2.2kN/m2)。
管道结构参数 2.1分析模型和材料性能如表1所示。
由于该管道较长，结构尺寸大，故采用壳单元，这样既能节省计算时间，又能保证2管道应力分析计算精度。
采用shell93单元，设置不同的图4几何模型实常数来模拟管道、支座和膨胀节的壁厚。
此段管道共有8个支座架，按照设计图纸布置。
几何模型如图4所示，有限元模型如图5所示。
2. 2分析边界条件自由度约束：管道进出口端面全约束； 支座1、5的底板全约束，支座2、3、4、6伸 出板的X 向和Y 向约束，支座7、8的Y 向和Z 向约束。
约束边界条件如图6所示。
载荷：(1)管道的重量；(2)管道内压0. 018MPa ； (3)风载 0.0022MPa (2. 2kN/m 2),风向如图7所示。
图6边界条件图7风向示意图2. 3分析结果及处理2. 3. 1管道和支座架的强度校核管道和支座架的应力计算结果如图8、 图9所示，管道上最大应力值为53. 64MPa,位 于斜管过渡段；支座架上最大应力值为111.3MPa,位于支座5的主肋板上。
7m焦炉炉门本体受力有限元分析
定 义单 元类 型 为 ８节点 Ｓ ＬＤ ５四面体 单元 ， Ｏ Ｉ４
采 用等级 为 ６的 自由网格对 炉 门本 体进行 划分 。弹
簧 盒部分 的单元 格划分 结果 见图 ３ 。
。
图 ５ 炉 门本 体 变 形
４ 结 果 分 析
１ ）根据 以上分 析 结果 ，修改 结 构设 计时 ，适
Ｋｅ ｒ ｓ ７ ｃ ｋ ｖ ｎ ｄ ｏ Ｆ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔ Ｍｏ ｅ Ａｎ ｌｓｓｏ ｒ ｅ ｓ ｆ ｒ ｄ ｙ ｗｏ ｄ ： ｍ ｏ ｅｏ ｅ ｏ ｒ ｉ ｉ ｅｅ ｎ ｅ ｄｌ ａ ｙ ｉ ｆ ｏ ｃ ｕ ｆ ｅ ｆ ｅ
近年 来 ，由于焦 炭需 求 增加 、焦炉 改建 升 级 、 建设 用地减 少及环 境污染 等 因素 。焦炉 越来 越 向大
中图分类号 ：Ｔ ５０５ Ｑ ２．
文献标识码： Ａ
文章编号：１０ － ７９ （０ １ １ ０２ — ３ ０ １３ ０ ２ １ ）０ — ０ １０
Ｆｉ ｉｅｅｅ ｅ ｎａｙ ｉ ｆｆ ｒ ｅｓ ｆｅ ｅ ｎ ７ ｏ ｖ ｎ ｄ ｏ ｏ ｅ ｎ ｔ ｌｍ ｎｔａ ｌｓｓｏ ｃ ｕｆ ｒ ｄ ｏ ｍ ｃ ｋｅｏ ｅ ｏ ｒｐｒ ｐ ｒ ｏ
１ ７ 炉 门的 设 计选 择 ｍ
传统 的炉 门设 计方法 为类 比法 ，即根据 炉 型大 小 和经验 ，参考相 近炉 型炉 门的结构 进行设 计 。此
种方 法产生 的主要 问题 如下 ：
２ 模 型 的建 立
２１ 几 何 模 型 的 建 立 ．
首 先根据 经验使 用类 比法设 计炉 门本体 。利用
现 的 问题 做 出 改进 ，尤 其 对 应力 集 中 区域 的结 构 设 计 的 改进 ，对 降低 炉 门 的损 坏 概 率 有 很 高 的 实 际应 用 价 值 。分
有限元分析在内燃机结构设计中的应用
有限元分析在内燃机结构设计中的应用内燃机是一种将燃油燃烧产生的高温高压气体能量转化为机械能的装置。
在内燃机的设计过程中，结构强度和可靠性是非常重要的考虑因素。
为了能够有效地评估内燃机结构的强度和稳定性，目前广泛采用有限元分析技术。
1.应力分析：内燃机通常在高速、高温和高压等工作环境下工作，其主要参数包括气缸压力、进气压力和燃气压力等。
有限元分析可以帮助工程师评估内燃机结构在工作环境下的应力分布情况，进而确定构件的寿命和可靠性。
通过有限元分析，可以分析气缸盖、曲轴箱等关键构件的强度和稳定性，以确保内燃机的工作安全。
2.疲劳寿命分析：内燃机运行时会受到周期性的应力荷载，这可能会导致构件出现疲劳破裂。
有限元分析可以帮助工程师评估内燃机结构的疲劳寿命，通过计算和分析构件的振动频率和模态，确定疲劳寿命的固定因素，进而指导内燃机结构的优化设计。
3.热应力分析：内燃机在工作过程中会产生大量的热量，这会导致构件的温度升高，进而引起热应力。
有限元分析可以帮助工程师计算内燃机结构在工作温度下的热应力，进而评估构件的热疲劳寿命。
通过有限元分析，可以确定内燃机冷却系统的设计方案，以保证内燃机的工作温度在可控范围内。
4.振动分析：内燃机在运行过程中会产生振动，这可能导致构件疲劳破裂、工作不稳定等问题。
有限元分析可以帮助工程师评估内燃机振动特性，并指导内燃机的结构优化设计。
通过计算和分析内燃机构件的振动频率和模态，可以确定振动的固有频率和振型，进而指导减振措施的设计。
总的来说，有限元分析在内燃机结构设计中的应用可以提高内燃机的强度、稳定性和寿命，进而提高其工作效率和可靠性。
通过有限元分析的辅助，内燃机的结构设计可以更加科学、合理和可靠。
然而，有限元分析只是一种工程手段，其结果还需要结合实际工作环境和设计要求进行综合评估，以确定最优的设计方案。
应用工程有限元分析软件进行相变锅炉强度设计
和 ｘ—Ｙ绘 ‘ 示 和 分 析结 果 数 据 报 告 等 ， 欠 ］ 使得 处
理 结果 清晰 明确 Ｆ ｍａ ｅ ｐ支持 Ｏ ｅＧ 从 而提 供 Ｊ ｐｎ １，
Ｆ ｍ ｐ是 存 Ｗｉ ｏ ｓ 境 卜 ｅａ ｎ ｗ环 ｄ 开发 的Ｔ 程有 限元 分 析 软什 ， 有 向友 好 、 作 方便 、 学 易 用 的特 点 、 具 操 易
将按 照这个 工作 流程 进行 。
与设备 使用 地海 拔高 度有 关 ） 。拉 撑 杆选 用 ２ ， ０钢
前 、 管板选 用 Ｑ ３ 。 后 ２ ５
将 管板 的内壁加 载 ｏ １ ａ ．３ＭＰ 的压 力 ， 板与拉 管
图 １ Ｆ ｍ ｐ软 件使 用工 作 流 程 ｅａ
撑杆端 部焊 接部 位 定 为 完全 约 束 ， 图 ４所示 。这 如
Ｆｍａ ｅ ｐ使 用 的 求解 器 是 Ｎ ａｔ ｎ 美 圈 家航 空 Ｘ Ｎ ｓａ （ ｒ 航 灭局 Ｎ Ｓ 的结 构 分 析 系统 ） 足业 界 认 可 的 ， ＡＡ ， 经
更多的后处理能力， 可穿越文体零件的 等侦线动态
可视化 ， 也可 以使 文体 等值线 模 型动 态旋转 、 态 动 看刨 而 和等值 丽等 。
ｍ ｍ。如 图 ２所 示 。
图 ４ 加 载 及 边 界 条 件
２ ４ 分 析 模 型 及 后 处 理 ．
前管板
拉 撑 杆 后 管 板
图 ２ 管板 与拉 撑 杆 的模 型
确定加载正确 的边界条件 后 ， 由 Ｆｍ ｐ进行分 交 ｅａ 析处理 。在相 变锅炉 强度分析 设计 中 ， 形及应 力集 变
平 滑 ， 应注 意 将 网格 的纵 横 比控制 在 小 于 ０ １～ 但 ． ０ ２ 使 之不 容 易 出现 端 点 变 形 、 ．， 网格 走 样 等 情 况 。
1.5 MW某型现代风机塔筒强度的有限元分析
电力科学与工程 Electric Power Science and Engineering
doi: 10.3969/j.ISSN.1672-0792.2021.01.007
Vol. 37, No. 1 Jan., 2021
1.5 MW某型现代风机塔筒强度的有限元分析
周思雨，胡挺，余毫，蔡军
Finite Element Analysis on the Strength of 1.5 MW Modern Wind Turbine Tower
ZHOU Siyu, HU Ting, YU Hao, CAI Jun
(School of Nuclear Science and Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)
第1期
周思雨，等：1.5 MW某型现代风机塔筒强度的有限元分析
63
comparing the actual loading stress, the ultimate buckling of each section meets the design requirements and the safety standards as well. Key words: finite element; wind turbine tower; doorway; vent; dynamic analysis; resonance test; ultimate stress analysis
使用ANSYS Workbench进行计算时，采用基 于GL风电标准定义的坐标系统［16］。在Ansys Workbench中使用的坐标轴系统如图1 (c)所示， z轴沿塔筒中心轴线向上，x轴垂直于门洞(或排 风口)表面向外，y轴遵循坐标系右手定则。
罐式煅烧炉炉底板换热器强度的有限元分析
罐式煅烧炉炉底板换热器强度的有限元分析作者：王佐任刘永启孙鹏来源：《山东工业技术》2016年第10期摘要：炉底板换热器可以有效地回收罐式煅烧炉中石油焦余热，防止炉底板开裂，改善劳动环境。
本文采用有限元法对炉底板换热器的强度性能进行模拟，通过分析，其等效应力的最大点出现在加强筋的上部，最大值为3.5MPa；合位移的最大值仅为0.382×10-4 mm，因此炉底板换热器的强度可靠，可以在保证支撑强度的同时实现其换热性能。
关键词：炉底板；换热器；有限元分析；强度性能DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.0731 引言我国煅后焦产量世界第一，2014年总产量约为2000万吨，其中70%以上采用罐式煅烧炉生产[1]。
罐式煅烧炉的炉底板在炉体的中心部位，既起到支撑炉体的作用，又具有煅烧罐排料口的作用，因而其稳定可靠的工作对煅烧炉的使用性能、寿命和可靠性具有重要的意义[2]。
炉底板工作温度高也造成了较为严重的散热损失，劳动环境十分恶劣。
郑斌[3]等人开发了炉底板换热器，有效地回收了炉底板散热损失，保证了炉底板可靠地工作，同时改善了运行人员的劳动环境。
本文基于有限元分析法，对新型罐式煅烧炉炉底板换热器的强度进行模拟，通过研究得到新结构设备在工作条件载荷下的应力应变特性，为新型炉底板换热器的设计提供理论指导基础。
2 炉底板换热器结构及其模型建设炉底板换热器采用整体铸造结构，材质为HT250，具体结构如图1所示。
炉底板换热器的中心有一个长方形的流动通道，罐式煅烧炉内的高温煅后焦经过该流动通道进入下部的换热器或水冷夹套。
在炉底板换热器煅后焦流动通道内壁上有50mm厚的保温层，以减少煅后焦对炉底板的传热。
为了减少炉底板换热器流动通道内兰炭向外传递的热量，在炉底板换热器煅后焦流动通道侧壁上设置有一个环形的水腔。
水腔内的循环水吸收炉底板的热量，可以降低了炉底板上平板、下法兰板、水腔外侧的炉底板表面温度，从而降低了其辐射换热。
关于罐式集装箱有限元计算强度判据的探讨
１
关于《集装箱检验规范》（枷Ｂ）和ＪＢ
的强度评定准则
４弘
一次加二次应力强度Ｓ。的许用值为３＆。 其中，＆为材料的设计应力强度值，对于韧性较
好的低碳钢材料，其值约为屈服极限的１／１．５。
１９９５《钢制压力容器——分析设计标准》中
２罐式集装箱实例分析
本文将以某厂设计的２５ｍ３不锈钢罐式集装箱为
１．１
（集装箱检验规范＞（２００８） 此规范中关于集装箱有限元计算结果的强度评定有
例，对其进行有限元应力分析。之前，厂家还对该集装
箱进行了现场加载试验，从厂家返回的资料来看，该不 锈钢罐式集装箱运行状态良好，完全满足设计的预期 要求。 ２．１有限元模型的建立 根据罐式集装箱图纸的实际尺寸建立有限元模型， 由于结构具有薄壳几何特征，因此采用单元类型ｓｈｅｌｌ６３ 建模、网格划分。得到的有限元模型如图１所示。
于其工作性质特殊，在堆放、搬运、运输过程中一直承 受动、静载荷，如果因受载发生开裂或变形，由于其工 作场所不固定，造成维修上的不方便，将给实际工作带 来很大困难，从而造成难以估量的经济损失ｎ］，因此，
值均应满足如下条件：
Ｒ。／ａｏ≥１．５
式中Ｒ。——为罐式集装箱材料屈服极限ｆ ％——为计算所得的最大合成应力。
各类应力强度判据规定如下： 一次总体薄膜应力强度Ｓ。的许用值为Ｓ。ｉ 一次局部薄膜应力强度ＳⅡ的许用值为１．５ｓ．； 一次薄膜加一次弯曲应力强度Ｓ。的许用值 为１．５ｓ．；
的可靠性Ｄ］，已经成为一个亟待解决的问题。本文将以
某厂设计的２５ｒａ３不锈钢罐式集装箱为例，对其进行有
限元应力分析，并就强度判据进行探讨。
关于罐式集装箱有限元计算强度判据的探讨
郎 爽 钱才富 （北京化工大学机电工程学院，北京，１０００２９）
热风炉炉箅子静力学有限元分析
点击控件 ｄａ＋ ｒ ，完成炉箅子三维棱柱 ｇ 单元 生 成 ，如 图 ７ 。
２４ 单元 检 查 ． 单 元 质 量 的好 坏直 接 关 系 到 有 限元 求 解 的准 确性 和精 确性 ， 因此 单元 检查 是必 不 可少 的步骤 。选 择 Ｔ ｏ 板 ，进入 ｃｅｋ ｏ ｌ面 ｈｃ ｅｅ ｌｍｓ子 面板 ，检 查单 元各 项指 标如 表 ２ 。 从表 ２中可 以看 出 ，单 元质 量 相 当好 。 经统 计 ，炉 箅子有 限元模型 共 有节 点 ８９６ ６７ 个 ，六节 点三 棱柱 单元 １０ ６ ２ ９０个 。
型 。【 】
图 ６ 炉箅子承载平面有限元模型
２ ３生 成 三维棱 柱 单元 ． 选 择 ３ 面板 ，进入 ｄａ 面板 ，定义 Ｄ ｒｇ子 如 下 设置 ：
ｄ ａ ｌ ｍｓ ｒ ｇ ｅｅ ｄ ｓａ ｃ ｓ ｉｔ ｎ ｅ ＝ ｏ ｒ ｇ ｎｄ ａ ３ ０ ３ １ ５
Ｒ ＱＳ Ｍｏ机械性能 Ｔ ｉ ４
常温 ５０ ４
４０ ０ ℃
６０ ０ｌ ℃
３０ ９
２０ ３
弹 性模 量 ／ ａ ＧＰ
泊松 比
１０ ４
Ｏ３ ．
每座热风炉共有 ３ 块不同形状 的炉箅 ２
子 ， 同组 合 成一 个 圆盘整 体 ， 文 仅分 析 共 本
跨度最大的一块炉箅子， 其结构 、 受力与约 束情 况 如 图 ２ ；梅花 孔 形状如 图 ３ 。
ｔｉ ｓ ｒａ
图 ３梅花孔形状
２ 有 限元模型 的建立
２ １ 单元 选择 ． 建 立 有 限元 模 型 是 有 限元 分 析 过 程 中
点击控件 ｍ ｓ，完成炉箅子整个承载 ｅｈ 平 面 的二维 三角 形 单元划 分 ，如 图 ６ 。
基于MSC．Patran风电机组主轴的有限元分析
风电机组使用环境条件差,零部件所受的载荷变化多变,使得风电机及其零部件的使用寿命减少。
尤其是风电机组的主轴,除自身重力外,还受风轮通过轮毂传导过来的主扭矩及轴向推力,一旦发生失效,整个风机将不能工作,因此需对主轴进行极限强度校核。
采用经典力学方法很难直观地分析其受力状况,本文采用有限元方法对辽河石油装备制造总公司1.5MW 风电机组主轴分析。
1 静态分析理论静态分析是在不考虑惯性、阻尼特性基于M S C.P a t r a n 风电机组主轴的有限元分析张敬 杨立东 刘奋勇 陆洋(辽河石油装备制造总公司 辽宁盘锦 124010)摘 要:风电机组主轴承载着极其重要的载荷,为验证主轴自身结构的合理性,以有限元分析软件MSC.Patran作为分析平台对其进行强度分析。
分析结果表明:在各极限载荷工况下,主轴的最大应力值均小于材料的许用应力,满足材料的强度要求,能够达到最初的设计要求。
关键词:风电机组 主轴 有限元分析中图分类号:T M315文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)04(b)-0103-02以及变载荷等因素的情况下,对模型施加恒定载荷进行应力和位移的分析,此过程可施加重力、离心力等稳定惯性载荷的作用。
线性结构静态分析总的等效方程为:F u K 或 r a F F u K (1)式中: K 为总刚度矩阵；Nm e K K 1; u 为节点位移矢量; eK 为单元刚度矩阵;rF 为支反载荷矢量; aF 为所受的总外载荷。
由式(1)可推导出各节点的位移矢量u ,根据位移插值函数及弹性力学中应变、位移、应力间的关系式,各节点应变/应力关系式可表示为:thelu B (2)el D (3)式中:el 为应力引起的应变; B 为节点应变，位移矩阵； 应力矢量； D 弹性矩阵。
由式(2)和(3)即可推导出各节点相应的应力和节点位移,得出静力学分析结果。
2 有限元模型的建立在确保分析结果能够达到所需精度的前提下,在实体建模时,删除了模型不关键的结构特征以提高计算机分析的运算速度[1-3]。
应用有限元分析系统计算风力机塔架结构的动态特性
应用有限元分析系统计算风力机塔架结构的动态特性Ξ陆 萍 张 俊 黄珊秋(山东工业大学 250061)1 引言 风能无污染并可再生,是人类最早利用的能源之一。
为了充分利用风能资源,缓解能源紧张局势,近年来我国正在设计和研制技术先进的中大型风力发电机。
为改善风力机的设计手段,自“八五”以来,我国已正式立项开展“风力机设计软件包”的研制工作。
风力机塔架是重要的承载部件,其设计水平将直接影响风力发电机的性能。
为确保机组的正常运行,提高塔架自身的可靠性,在设计塔架结构时,应把塔架的动态特性计算作为一项重要内容。
风力机塔架的动态分析属于大型结构的弹性问题,要直接从基本方程求解往往很困难,而用有限元法解决此类问题是非常有效的。
目前我国普遍采用通用的大型有限元结构分析系统,如AD I2 NA、SA P5等,这些软件功能强,单元类型丰富,能真实地模拟复杂结构,但在使用前,用户必须根据结构分析的技术要求,对被分析结构进行简化,构造有限元分析的力学模型。
2 力学模型建立211 有限单元类型及建模方案选择 同一结构可以有多种可行方案,要合理选择单元类型及离散化程度,合理选择建模方案,是结构有限元分析是否能达到预期目的的关键。
塔架建模时,应尽可能如实反映结构的主要力学特性,并力求采用较简单模型。
对图1所示的空间系杆钢结构风机塔架,所作的简化假设是: (1)由于装有发电机、变速器及制动器等的短仓刚度远大于塔架刚度,故将短仓简化为集中质量作用在塔架顶端节点上; (2)风轮简化为置于塔架顶部,并可绕风轮中心轴转动的转子; (3)塔架简化为底端固定,顶端自由的空间系杆钢结构,塔顶采用板单元模型。
空间系杆钢结构塔架,经常可采用三种简化模型,即空间桁架结构(全杆单元),空间框架结构(全梁单元),梁—桁架组合结构。
图1 风力机结构简图 由图2所示的三维杆单元和三维梁单元坐标系可知,空间桁架结构的杆单元只承受轴力,且每个节点有三个自由度(u,v,w)。
高炉炉壳整体应力的计算
高炉炉壳整体应力的计算
高炉炉壳整体应力的计算是高炉设计和运行中的一个关键问题。
在高
炉的运行过程中，炉壳承受着高温、高压和长期循环载荷的作用，因此炉
壳的应力状态对高炉的安全和稳定运行有着重要影响。
炉壳整体应力计算的方法有很多种，其中比较常用的是有限元法和解
析法。
下面我们以有限元法为例介绍一下高炉炉壳整体应力的计算过程。
1.建立有限元模型。
首先需要建立高炉炉壳的有限元模型。
这个模型通常包括高炉的整体
结构、炉壁材料的本构关系、载荷情况等。
有限元模型建立的关键是要准
确反映实际情况，并考虑到不同因素之间的相互作用。
2.确定边界条件。
确定高炉炉壳模型的边界条件是有限元计算的另一个关键。
在计算中，需要考虑到载荷的作用方向、大小、位置以及边界的支撑方式等多个因素，并对其进行精确的描述。
3.进行有限元计算。
有了高炉炉壳的有限元模型和边界条件之后，就可以进行有限元计算了。
计算过程中需要考虑循环载荷和温度的变化对炉壁的影响，并计算出
各处的应力分布。
4.分析计算结果。
有限元计算得到的结果需要进行分析和评估。
通过分析计算结果，可
以了解炉壳的强度、刚度和变形情况，并确定需要采取的措施，以保证高
炉的安全和稳定运行。
总的来说，高炉炉壳整体应力的计算需要考虑到多个因素，并采用多种方法进行综合分析，以保证计算结果的准确性和可靠性。
基于ANSYS的燃气热水器机体有限元分析及结构强度评估
基于ANSYS的燃气热水器机体有限元分析及结构强度评估燃气热水器是一种常见的家用热水设备，它利用燃气燃烧产生的热能来加热水，并且具有体积小、使用方便等特点。
在燃气热水器的设计与制造过程中，结构的强度是一个非常重要的考虑因素。
使用ANSYS软件进行有限元分析和结构强度评估，可以帮助设计师们优化燃气热水器的结构，提高其强度和安全性。
有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种基于数值计算方法的结构分析技术，可以帮助工程师们在计算机模拟环境中评估结构的强度和性能。
在进行燃气热水器机体的有限元分析时，一般可以按照以下步骤进行：1.建立有限元模型：首先，根据燃气热水器的实际结构，使用CAD软件建立热水器机体的三维模型。
然后，将模型导入ANSYS软件，进行后续的有限元分析。
2.网格划分：在进行有限元分析之前，需要对热水器机体进行网格划分。
网格划分是将复杂的三维模型划分为多个小单元，以便进行数值计算。
在ANSYS中，可以使用网格划分工具对热水器机体进行网格化操作。
3.材料属性设置：在有限元分析中，需要给定材料的力学性能参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。
根据燃气热水器机体所使用的材料，设置相应的材料属性。
4.边界条件设定：边界条件是指在有限元分析中对模型施加的约束和加载条件。
在进行燃气热水器机体的有限元分析时，可以通过设定固定边界条件、加载边界条件等来模拟实际工作环境。
5.强度评估：有限元分析完成后，可以通过查看模型的应力和位移分布来评估热水器机体的结构强度。
如果出现了应力集中、变形过大等问题，可以针对性地进行优化设计，改善结构的强度和刚度。
除了有限元分析，还可以进行结构的强度评估。
结构的强度评估是通过计算结构在受力状态下的应力和应变，来评估结构的强度和稳定性。
在进行燃气热水器机体的结构强度评估时，可以采用静力学分析、疲劳分析、振动分析等方法，以及进行裂纹扩展和疲劳寿命预测等工作。
天然气净化厂尾气焚烧炉有限元分析
天然气净化厂尾气焚烧炉有限元分析作者：暂无来源：《智能制造》 2015年第9期撰文/ 西安长庆科技工程有限责任公司杨建东董艳国摘要：运用通用有限元软件ANSYS，对高120m 的塔架式钢烟囱结构进行了横载、活载和风载荷分析，然后根据规范要求对各工况荷载作用下Von mises 应力组合，得出关键部位最大应力和最大变形，验算塔架式烟囱强度和刚度。
其验算结果均满足现行规范要求，也为同类结构的研究提供参考。
关键词：塔架式烟囱，有限元分析，强度和刚度校核天然气净化厂尾气焚烧炉是将脱硫装置脱除的酸气进入尾气焚烧炉焚烧，将酸气中的H2S 转化成SO2 后排入大气，是保证净化厂连续、稳定和安全生产的必需设施，又是减少化工大气对周围空气污染的一个重要手段。
尾气焚烧炉采用钢烟囱形式，通常包括自立式、拉索式和塔架式3 种形式。
塔架式钢烟囱一般靠钢筒体承受竖向力自重，塔架承受水平荷载，而塔架整体上是竖向桁架，材料性能得到充分发挥，经济适用，应用广泛。
本文以长庆天然气第四净化厂尾气焚烧炉塔架式钢烟囱例，利用大型有限元分析软件ANSYS 对其进行静态分析。
一、塔架式烟囱有限元分析方法塔架式钢烟囱属高耸结构，需要很大的强度和刚度。
其正常使用的极限状态和承载能力的极限状态，基本都由横向荷载控制，而风载带有明显的动力效应。
分析塔架的刚度问题属于大型结构的力学问题，要直接利用数学、力学等理论知识进行求解往往很困难，若要考虑烟囱、塔架与平台的整体刚度问题则更为困难。
根据塔架式烟囱的结构、各种受力和约束，应用有限元法模拟，可以计算出塔架式烟囱的最大变形，能够较真实地模拟出塔架在风载使用过程。
首先要建立塔架式烟囱的三维模型，结合烟囱的材料及属性转化为有限元分析模型，对有限元模型添加约束边界并施加载荷，然后计算求解，进行塔架式烟囱的结构静力分析，通过有限元后处理分析结果可分别获得塔架式烟囱的最大变形和最大应力，结合材料特性和相关标准规范判断，从而为改进和优化塔架式烟囱设计提供可靠的数据支持。
XXXX 箱体有限元强度计算
XXXX 箱体强度计算报告1 建立有限元模型1.1 三维模型的建立在ANSYS Workbench中建立单个箱体的三维模型。
其中为了计算方便，忽略螺栓、支撑板以及板材上的孔等结构；忽略各个模型的倒角、倒圆、拼接扣等不必要的结构。
模型如图1所示。
图1 箱体的力学计算模型1.2 模型的力学性能参数设置箱体的覆盖件板材为铝合金，支撑板为铸铝，其力学性能参数如图2 所示。
图2铝合金、铸铝的材料力学性能1.3 模型的网格划分板材覆盖件设置为计算精度较高的结构化网格，而支撑件设置为有利于计算结果收敛的非结构化网格。
控制网格划分的相关度：Relevance=100，控制网格尺寸大小为：Sizing=50mm。
网格划分结果如图3所示，其中网格的节点数为：139874，单元数为：67670。
图3 网格划分结果1.3 约束与载荷根据技术协议对箱体结构要求：允许承受的均匀载荷为每延米1000N，在此载荷作用下不得产生塑性变形，箱体允许的最大集中载荷为850N（作用于最大跨度的对称中心处），最大相对挠度（跨度中心相对于箱体面挠度之差）不大于5mm。
由于支撑件固定于车厢的侧壁上，所以设置支撑件的固定孔为固定约束。
箱体的上方由四个点固定于车厢的上壁，所以设置该位置Z轴的位移为0。
箱体的载物面的面积约为1平方米，根据技术要求，设置该面上的均布力为1000N，如图4所示。
图4 箱体受均布载荷示意图同样根据技术要求，设置在支撑件中间的位置（跨距中心）设置集中载荷为850N，其余约束同上，如图5所示。
图5 箱体受集中载荷示意图2 计算结果分析2.1 箱体承受均布载荷如图6、7为箱体整体变形与应力云图图6 箱体变形云图图7 箱体应力云图如图8、9所示，为侧面支撑件的变形与应力云图图9 侧面支撑件的应力云图如图10、11所示，为中间支撑件的变形与应力云图图10 中间支撑件的变形云图2.2 箱体承受集中载荷图12 箱体变形云图图13 箱体应力云图图14 侧面支撑件的变形云图图15 侧面支撑件的应力云图图16 中间支撑件的变形云图图17 中间支撑件的应力云图2.3 分析经以上计算，得出以下结果图表1所示。
某大直径煤仓的有限元分析
某大直径煤仓的有限元分析某大直径煤仓的有限元分析摘要：本文对一直径115m煤仓结构在温度荷载作用下进行有限元分析，分别研究了半仓和满仓时，在贮料侧压力和贮料温度带来的煤仓壁内外温差的作用下煤仓壁的应力状态，为此类结构的工程设计提出了几点意见供设计时参考。
关键词：煤仓温度荷载贮料侧压力中图分类号： P184.5+3文献标识码：A 文章编号：Finite element analysis of giant reinforced concrete silos structureLIU YideZHAO BingyunAbstract:In this paper, we analyze the actions of temperature loads on giant reinforced concrete circular silo structure (with 115 meters diameter) by finite element method. Respectively, the stress state of the silo wall is investigated in the half laden silo and fully laden silo, with the effects of the temperature load and the filling side pressure from the stored material. Several advices are finally presented which are useful to the design and practice of similar structure.Key words:silo; temperature load; filling side pressure from the stored material前言随着人们对生产生活环境的要求不断提高，原料厂中对全封闭大直径煤仓结构的需求越来越大。
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摘 要 ： 用 Ｓ ｌｗ ｒｓ Ｏ ＭＯ ｗ ｒｓ 限元 计 算 软 件 对 链 条 炉 排 承 载 风 箱 的 强 度 进 行 应 ｏｄ ｏｋ —Ｃ Ｓ Ｓ ｏｋ 有 ｉ
了计 算 ， 与手 算 结 果 做 了对 比分 析 。指 出 了用 手算 方 法 不 能 反 映 出 加 强 结 构 等 特 殊 部 位 的应 并
１ ６
文 章 编 号 ：０４８７ （ ０ １ （ —６０ １０ —７ ４ ２ １ ） １１ －６ ）
工
业
锅
炉
２ １ 年第 １ （ ０ １ 期 总第 １ ５期 ） ２
炉排 承 载风 箱强 度 的 有 限 元 计算 分析
王福 山 马晓飞。侯 临泰。李之 光。 ， ， ，
（ ． 房店市永 宁机 械厂 ， １瓦 瓦房 店 ｌ６ ２ １３ ６；
０ 前 言
利用 炉 排 两侧 的承载 风 箱 代替 锅 炉支 座 ， 近 是 些 年我 国锅炉 炉排 推广采 用 的新 结构 。由于承载 风
本文 以瓦 房 店 市 永 宁 机 械 厂 ６ ／ ５ ｔｈ锅 炉 配 用
链条 炉排 的承 载风 箱 为例 ， 上 述 问 题进 行 讨 论 分 对
析。
箱需 支撑 其上部 的锅 炉本 体 （ 压件 、 水 ） 受 锅 与炉墙
等 全部 重量 ， 必 须确 保 安 全 可靠 ， 故 否则 ， 果 十 分 后
１ 承载风箱结构 与载荷
１ １ 承载 风箱 优点 与结构 ．
严 重 。承载风箱 的强 度应 引起 相 关人 员 部 门 的监
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检。
采用 承载 风箱 （ 图 １ 的突 出优 点是 ： 一件 如 ） ①
两用 ， 节省 钢材 ， 是 风箱 ， 既 又是 支 撑 锅 炉本 体 的 支 座 ； 锅炉 房地 面 明显 工整 ， ② 风道 在锅 炉后 面引 向左
右 承载风 箱 ， 承载风箱 外壁 与炉 墙壁 面平齐 。 承 载 风箱 由若 干个 支撑 框 架 与 ４个 壁 面 组 成
（ ９ ３一） 业 于 大 １６ 毕
连理 工 大 学 机 械设
计 专 业 ， 级 工 程 高
Ｔ ｅ Ｆ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔｅ ｇ ｈ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ｉ ｉ Ｅｌｍｅ ｔＳ ｒ ｎ ｔ ａｙ ｉ ｆ ｅ
Ｌｏ ｄ — ｂ ａ ｉ ｉ ｄ Ｂｏ ｆ Ｓ ｏ ｅ ａ — ｅ ｒｎｇ Ｗ ｎ ｘ ｏ ｔ ｋ ｒ
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师 。 现 任 瓦 房 店 市
永 宁 机 械 厂 技 术 副
厂 长
（ ． ｏｇ ｉｇＭａｈｎｒ ａｔ ｙ Ｗａ ｎ ｄａ １３ ６ Ｃ ｉ ；． ｈｇ ａ ｇＳｏｅ —ｂ ｉ ｒ １ Ｙ ｎ ｎｎ ｃｉｅｙＦ ｃ ｒ ， ｆ ｇ ｉ １６ ２ ， ｈｎ ２ Ｚ ｉｕｎ ｔ ｒ ｏ ｅ ｏ ａ ｎ ａ ｋ ｌ
力状态 ， 而应用有 限元计算不仅可 以适应任何结构 ， 而且计算结果也更接 近实 际。据此 ， 建议尽
量运用有限元计算方法。 关 键 词 ： 限元 强度 分 析 ； 载 风 箱 ； 算 方 法 有 承 计
中图 分 类 号 ： Ｋ ２ Ｔ ２２ 文 献 标 识 码 ： Ａ
第 一 作 者 ： 福 山 王
（ 图 ２ 。６ ／ 如 ） ５ ｔｈ锅炉 配用 炉 排共 有 ２ ４个 支 撑框
Ｓ ｌ ｗｏｋ ｏｉ ｒ ｓ—Ｃ Ｓ ｄ Ｏ ＭＯ ｗ ｒ ｓ ，ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗ ｔ ｅ ｕｔ ｆ ａ ｄ — ｃ ｌ ｕａ ｉｎ ｐ ｉ ｔｄ ｏ ｔｔ ｅｈ ｎ — ｃ ｌ ｕ ａｉｎ ｃ ｎ ｏ Ｓ ｏｋ ｎ ｏ ａｅ ｉ ｒｓ ｌ ｏ ｎ ｈ ｓ ｈ ａ ｃ ｌｔ ， ｏｎ ｅ ｕ ａ ｄ ｏ ｈ ａｃ ｌｔ ａ ｎ ｔ ｏ