有限元分析在钢结构工程分析和结构优化上的应用

时间：2021-01-26 12:00:25　来源：雅意学习网本文已影响人

　　【摘要】有限元分析方法不但能对钢结构进行应力应变分析，还能优化结构，减少钢结构的应力、应变集中，提高产品的强度和刚度，减少产品自重，提高产品的经济性能和使用寿命，本文以移动式破碎機的破碎锤支架为例应用有限元分析进行工程分析和结构优化。
　　【关键词】有限元；破碎锤支架；工程分析；结构优化
　　分类号】：TH122
　　一、引言
　　山东胶东地区某矿是中国100家最大的有色金属矿采选冶企业之一，在井下使用移动式破碎机破碎大块矿石、岩石，与人工破碎相比生产效率得到了巨大的提高，取得了显著的经济效益。由于井下高温、高湿度、高腐蚀性的恶劣环境加上移动式破碎机长期受到较大的冲击，破碎锤支架使用1000小时左右就出现疲劳损伤，受力件出现了裂纹、变形等一系列问题，极大地降低了破碎机的安全性和使用寿命。针对受力部位出现的严重问题，通过有限元分析这种先进的工程分析方法来分析破碎锤支架应力、应变状况，找出应力、应变集中点，进而优化结构来加强破碎锤支架的强度和刚度，提高破碎锤支架的安全性和使用寿命具有巨大的现实意义。
　　二、有限元分析的应用
　　要想用有限元分析方法在破碎锤支架设计上得到应用，首先要根据破碎锤支架受力状况计算设计所需的强度和刚度，其次是初步建立破碎锤支架的三维模型，再次是进行有限元分析，分析应力、应变情况，最后的进行优化设计，以增加强度、减少变行为目标，优化破碎锤支架的结构，从而减少自重，提高支架强度和刚度。
　　具体方案是运用三维软件SOLIDWORKS建立出破碎头支架的初步模型，采用工程分析软件nSimulationXpress对破碎头支架进行工程分析，找出疲劳点、应力集中点，对模型进行结构、尺寸优化，从而最终确定的破碎头支架结构合理、质量轻、强度高、刚度高、抗疲劳度高、寿命长。
　　三、结论
　　总之，有限元分析方法高效、合理，能够科学地优化产品结构，减少产品的应力、应变集中，提高破碎锤支架的强度和刚度，减少自重，提高破碎锤支架的经济性能和使用寿命。

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