钢结构有限元分析

1、2 受料仓与给料机的钢结构有限元分析2.1建立有限元模型如图2.1破碎站主视图和图2.2破碎机布置图，它的工作过程是：卸料卡车间歇把最大入料粒度为1500mm的煤块倒入受料仓，受料仓存储大粒度煤块。刮板给料机把受料仓的大粒度的煤块连续的刮给破碎平台的破碎机。破碎机把最大入料粒度为1500mm的煤块破碎成最大排料粒度为300mm的煤块，煤块由底部的传送带传出。图2.1 破碎站主视图图2.2 破碎机布置图破碎站钢结构的弹性模量E200000MPa，泊松比m=0.3，质量密度r=7.8×10-3kg/cm3。破碎站由支撑件H型钢和斜支撑(角钢)组成。在结构离散化时，由于角钢和其它部位铰接，

2、铰接是具有相同的线位移，而其角位移不同。承受轴向力，不承受在其它方向的弯矩，相当于二力杆，所以H型钢用梁单元模拟，角钢用杆单元模拟。破碎站是由受料仓与给料机和破碎平台与控制室两部分组成，故计算时是分别对这两部分进行的。离散后，受料仓和给料机共686个单元，其中梁单元598 个，杆单元88个，节点总数为597个，有限元模型如图2.3和图2.4所示。图2.3 受料仓与给料机有限元模型图2.4 受料仓与给料机有限元模型俯视图2.2载荷等效计算主要结构截面几何参数破碎站主要结构采用H型钢梁，截面尺寸如图2.5所示，各截面横截面积A，截面惯性矩Iy，Iz和极惯性矩I如下。图2.5 截面尺寸料仓及给料机支

3、撑结构料仓及给料机六根支撑立柱(H500×400×12×20)A= 215.2mm2，Iy101947×104mm4，Iz21340×104mm4，I240×104mm4料仓BB面横梁和给料机EE、FF面横梁(H400×300×12×20)A=16320mm2，Iy48026×104mm4，Iz9005×104mm4，I181×104mm4料仓CC面和DD面横梁(H400×400×12×20)A=20320mm2，Iy 62479×10

4、4mm4，Iz21339×104mm4，I234×104mm4给料机两根纵梁(H550×400×12×20)A=22120mm2，Iy125678×104mm4，Iz21341×104mm4，I243×104mm4给料机六根横梁(H400×400×12×20)A=20320mm2，Iy 62479×104mm4，Iz21339×104mm4，I234×104mm4其它横梁(H400×300×12×20)A=16320mm2，I

5、y 48026×104mm4，Iz 9005×104mm4，I181×104mm4斜支撑的横截面积125×12：A2856mm275× 6：A864mm22.2.1实际载荷情况给料机自重载荷：65000kg相对应立柱梁单元局部坐标z轴的弯矩如图2.18所示，最大弯矩位于BB面中风载作用面的立柱，底部最大弯矩0.126×108N·mm，在BB面拉筋连结点处弯矩数值为-0.196×108N·mm，DD面第一根水平横梁处弯矩为0.25563×108N·mm，图2.18 局部坐标z轴的弯矩图对

6、应的应力如图2.19所示，BB面中风载作用面立柱底部应力为19.625MPa，底部连结点处应力为30.605MPa，DD面第一根水平横梁处应力为24.024MPa。图2.19 局部坐标z轴的弯曲应力图两根纵梁结果 两根纵梁轴向力如图2.20，可见两根纵梁轴向应力很小，最大轴向力192337N，位于F面和纵梁与斜支撑的接触之间。这里的变形也是最大的。轴的方向与大部分的载荷方向近似垂直。在斜支撑与纵梁连接到纵梁的前端只承受弯矩，不承受轴向力。图2.20 两根纵梁轴向力图两根纵梁轴向应力如图2.21所示，可见两根纵梁轴向应力很小，最大轴向应力13.066MPa，位于F面和纵梁前端之间。图2.21 两根纵梁轴向应力图相对于纵梁梁单元局部坐标y轴的弯矩如图2.22所示，其最小弯矩My-0.176×109N·mm，位于斜支撑与纵梁连接处，这里的弯矩最大驱动扭矩作用在悬臂梁顶端。图2.22 局部坐标y轴的弯矩图对应的应力如图2.23所示，最小应力-97.755MPa，位于FF面处，。图2.23 局部坐标y轴的弯曲应力图相对于纵梁梁单元局部坐标Z轴的弯矩如图2.24所示，其最大弯矩Mz0.174×108N