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    1. 航天電液

      集控中心主體結構強度仿真

    2. 集控中心主體結構強度仿真

      集控中心主體結構強度仿真

      客戶:航天電液      服務:CAE仿真

      客戶:航天電液
      服務:CAE仿真

    3. 項目背景

      The Background

      根據客戶要求,集控中心主體結構強度按照以下方面進行分析,分析過程將簡化模型,建立有限元分析模型,并基于有限元分析模型,施加邊界條件求解:1、分析100KG重物(煤塊)從1M高位置落下,結構不能有明顯的變形;2、分析計算控制臺安裝狀態的變形量;3、分析計算上下吊耳在吊裝過程中的強度滿足要求;4、分析叉車裝載過程中滿足裝載要求。

      集控中心主體結構強度分析輸入

      模型前處理

      鑒于模型的復雜性與實際分析目標,對模型做簡化處理,在不影響分析結果的前提下,只保留與分析目標相關的部分

      材料參數設定

      • 材料名稱
        Q345
      • 密度(g/cm3)
        7.8
      • 彈性模量(MPa)
        210000
      • 泊松比
        0.32
      • 屈服強度 (MPa)
        345
      • 材料名稱
        鑄造合金鋼
      • 密度(g/cm3)
        7.8
      • 彈性模量(MPa)
        210000
      • 泊松比
        0.32
      • 屈服強度 (MPa)
        355
      • 材料名稱
        Q345
      • 密度(g/cm3)
        7.8
      • 彈性模量(MPa)
        210000
      • 泊松比
        0.32
      • 屈服強度 (MPa)
        345
      • 材料名稱
        鑄造合金鋼
      • 密度(g/cm3)
        7.8
      • 彈性模量(MPa)
        210000
      • 泊松比
        0.32
      • 屈服強度 (MPa)
        355

      網格劃分與邊界條件設定

      主體結構采用shell單元,總單元數403327,總節點數400542

      煤塊結構圖

      煤塊采用實體單元,煤塊尺寸600*400*400(長*寬*高),總質量100KG

      分析工況設定

      A:分析100KG重物(煤塊)從1M高位置落下
      煤塊施加:速度4.427m/s^2,固定約束框架底部,計算跌落時間0.2s

      分析工況設定

      B:分析計算控制臺安裝狀態的變形量
      約束框架底部,整體施加重力加速度1G,查看控制臺變形

      分析工況設定

      C:分析計算上下吊耳在吊裝過程中的強度滿足要求
      簡化單個吊耳受力:(1800*0.25+(100+100+120+120+140)*0.5)*9.8*2=14504N

      分析工況設定

      D:分析叉車裝載過程中滿足裝載要求
      約束插車臂,整體施加1.5G重力加速度

      計算結果與分析

      下吊耳計算結果

      下吊耳起吊最大應力128.5MPa,小于345MPa,滿足要求

      上吊耳計算結果

      上吊耳起吊最大應力342.5MPa,小于355MPa,滿足要求

      叉車裝運計算結果

      叉車裝運最大應力197.2MPa,小于345MPa,滿足要求

      操作臺變形計算結果

      操作臺最大安裝狀態變形量1.158mm

      1M高煤塊跌落計算結果

      主體結構最大應力小于345MPa,滿足要求

      結論

      計算結果

      上下吊耳起吊強度

      • 編號
        01
      • 計算工況
        上吊耳起吊強度
      • 計算結果
        128.5MPa
      • 備注
        建議頂部垂直起吊,焊接狀態良好前提下,結構起吊過程滿足要求
      • 編號
        02
      • 計算工況
        下吊耳起吊強度
      • 計算結果
        342.5MPa
      • 備注
        建議頂部垂直起吊,焊接狀態良好前提下,結構起吊過程滿足要求
      • 編號
        01
      • 計算工況
        上吊耳起吊強度
      • 計算結果
        128.5MPa
      • 備注
        建議頂部垂直起吊,焊接狀態良好前提下,結構起吊過程滿足要求
      • 編號
        02
      • 計算工況
        下吊耳起吊強度
      • 計算結果
        342.5MPa
      • 備注
        建議頂部垂直起吊,焊接狀態良好前提下,結構起吊過程滿足要求

      計算結果

      叉車裝運及操作臺變形量

      • 編號
        01
      • 計算工況
        叉車裝運
      • 計算結果
        197.2MPa
      • 備注
        強度滿足要求
      • 編號
        02
      • 計算工況
        操作臺變形量
      • 計算結果
        變形量1.158mm
      • 備注
        強度滿足要求
      • 編號
        01
      • 計算工況
        叉車裝運
      • 計算結果
        197.2MPa
      • 備注
        強度滿足要求
      • 編號
        02
      • 計算工況
        操作臺變形量
      • 計算結果
        變形量1.158mm
      • 備注
        強度滿足要求

      計算結果

      煤塊跌落

      • 編號
        01
      • 計算工況
        1M高100KG煤塊跌落
      • 計算結果
        結構無大面積屈服(不可恢復變形)現象出現
      • 備注
        滿足要求
      • 編號
        01
      • 計算工況
        1M高100KG煤塊跌落
      • 計算結果
        結構無大面積屈服(不可恢復變形)現象出現
      • 備注
        滿足要求

      結論及建議

      • 結構滿足要求
      • 但由于矩管焊接的地方較多,焊接后容易彎曲變形,建議焊接的時候局部增加焊接加強版、焊接過程制作工裝夾具、平行焊接位置需要加坡口,保證焊接質量,降低變形量
      • 1M高100KG煤塊跌落,結構不會出現明顯的不可恢復變形,但局部的焊接位置會出現失效(這種失效與焊接質量直接相關,后續實際產品使用過程中關注頂部焊接局部位置)
      • 關于吊耳起吊裝運,建議制造專用吊裝工具(如果需要從頂部起吊)垂直起吊,或優先采用底部吊耳吊裝的方式
      • 頂部鋼板厚度≥6mm,計算中采用的是6mm,主體框架材料為Q345

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