ANSYS除塵器鋼支架有限元分析

2013-06-20 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

作者: 曹友洪潘伶來(lái)源: 萬(wàn)方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: 電除塵器鋼支架 ANSYS UIDL APDL

基于ANSYS有限兒分析軟件,利用其內(nèi)部開(kāi)發(fā)工具(UIDL和APDL),并結(jié)合電除塵器鋼支架特點(diǎn)編制的電除塵器鋼支架分析設(shè)計(jì)軟件,應(yīng)用于電除塵器鋼支架設(shè)計(jì)中,不僅能提高設(shè)計(jì)效率,規(guī)范設(shè)計(jì)行為,而且對(duì)ANSYS不太熟悉的普通設(shè)計(jì)人員也能使用。

0 前言
電除塵器是火電廠、水泥廠、鋼鐵廠等用于吸收粉塵的大刑環(huán)保設(shè)備。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視,電除塵器的需求將越來(lái)越多,而隨著電除塵本體設(shè)計(jì)量的增多,設(shè)計(jì)問(wèn)題也暴露出來(lái)。設(shè)計(jì)人員水平參差不齊,設(shè)計(jì)中沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范,因此有必要開(kāi)發(fā)一個(gè)軟件,輔助設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)。而ANSYS正是解決該問(wèn)題的理想工具。

1 電除塵器鋼支架結(jié)構(gòu)

鋼支架作為整個(gè)電除塵器的“雙腿”,起著支撐整個(gè)電除塵器的作用。圖1是電除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。立柱、橫梁、縱梁一般由H鋼構(gòu)成,橫向內(nèi)撐和縱向內(nèi)撐則由H鋼或圓鋼構(gòu)成,它們之間的節(jié)點(diǎn)均采用剛接,材料選用Q235.整個(gè)電除塵器的本體通過(guò)殼體的寬立柱立在電除塵器鋼支架立柱上。由于與軸向力和彎矩相比,剪切力對(duì)鋼支架的作用很小,因此忽略剪切力的作用,ANSYS中的beam4單元能很好地模擬電除塵鋼架的結(jié)構(gòu)。

ANSYS除塵器鋼支架有限元分析ansys workbanch圖片1

2 ANSYS_次開(kāi)發(fā)概述

標(biāo)準(zhǔn)ANSYS程序是一個(gè)功能強(qiáng)大、通用性好的有限元分析程序,同時(shí)它還具有良好的開(kāi)放性,用戶可以根據(jù)自身的需要在標(biāo)準(zhǔn)ANSYS版本上進(jìn)行功能擴(kuò)充和系統(tǒng)集成,生成具有行業(yè)分析特點(diǎn)和符合用戶需要的用戶版本的ANSYS程序。

2.1用戶界面設(shè)計(jì)語(yǔ)言(UIDL)

UIDL的全名是User lnterfaee Design Language,是編寫(xiě)或改造ANSYS圖形界面的專用設(shè)計(jì)語(yǔ)言,GUI方面幾乎全部的二次開(kāi)發(fā)功能都將由它完成,主要完成3種圖形界面的設(shè)計(jì):(1)主菜單系統(tǒng)及菜單項(xiàng);(2)對(duì)話框和拾取對(duì)話框;(3)幫助系統(tǒng)。通過(guò)用戶界面設(shè)計(jì)語(yǔ)言(UIDL),用戶可以在擴(kuò)充ANSYS功能的同時(shí)建立起對(duì)應(yīng)的圖形驅(qū)動(dòng)界面,如在主菜單的某位置增加菜單項(xiàng),設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的對(duì)話框、拾取對(duì)話框,實(shí)現(xiàn)參數(shù)的輸入和其他程序運(yùn)行的控制,同時(shí)提供相應(yīng)的聯(lián)機(jī)幫助,使操作者能方便地獲取系統(tǒng)幫助。

    2.2參數(shù)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(APDL)

APDL的全稱是ANSYS Parametrie Design   Language,該程序設(shè)計(jì)語(yǔ)占與其他編程語(yǔ)言一樣,具有參數(shù)、數(shù)組表達(dá)式、函數(shù)、流程控制(循環(huán)與分支)、重復(fù)執(zhí)行命令、縮寫(xiě)、宏以及用戶程序等。標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS程序運(yùn)行是由1000多條命令驅(qū)動(dòng)的,這些命令可以寫(xiě)進(jìn)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)占編寫(xiě)的程序,命令的參數(shù)可以賦確定值,也可以通過(guò)表達(dá)式的結(jié)果或參數(shù)的方式進(jìn)行賦值。用戶可以利用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言將ANSYS命令組織起來(lái),編寫(xiě)出參數(shù)化的用戶程序,從而實(shí)現(xiàn)有限元分析的全過(guò)程,即建立參數(shù)化的CAD模型、參數(shù)化的網(wǎng)格劃分與控制、參數(shù)化的材料定義、參數(shù)化的載荷和邊界條件定義、參數(shù)化的分析控制和求解以及參數(shù)化的后處理。宏是具有某種特殊功能的命令組合,實(shí)質(zhì)上是參數(shù)化的用戶小程序,可以當(dāng)作ANSYS的命令處理,可以有輸入?yún)?shù)或沒(méi)有輸入?yún)?shù)。

3 專用軟件結(jié)構(gòu)及說(shuō)明
該軟件采用模塊化設(shè)計(jì),整個(gè)程序由11個(gè)宏文件組成,用戶通過(guò)作者利用UIDL編寫(xiě)的11個(gè)用戶界面對(duì)話框輸入?yún)?shù)并調(diào)用這11個(gè)宏文件。圖2是該程序的數(shù)據(jù)流程圖,數(shù)據(jù)流程圖中的一個(gè)框代表了一個(gè)宏文件。

ANSYS除塵器鋼支架有限元分析ansys workbanch圖片2

下面通過(guò)橫向內(nèi)撐和縱向內(nèi)撐材料模塊的源程序來(lái)具體說(shuō)明程序的結(jié)構(gòu)。該模塊的功能是實(shí)現(xiàn)橫向內(nèi)撐和縱向內(nèi)撐材料的輸入,用戶首先點(diǎn)擊圖3的ANSYS Main Menu界面的Support Material按鈕,會(huì)出現(xiàn)對(duì)話框,然后輸入所需材料的類型程序會(huì)在宏文件中自動(dòng)選擇這一材料的具體參數(shù)。

4 應(yīng)用實(shí)例

以下是利用該軟件分析電除塵器鋼支架實(shí)際工程例子。該除塵器是志品(福州)技術(shù)工程有限公司為臺(tái)玻浮法玻璃尾氣處理項(xiàng)目設(shè)計(jì)的,鋼支架的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表l。

ANSYS除塵器鋼支架有限元分析ansys workbanch圖片3

表1 電除塵器鋼支架設(shè)計(jì)參數(shù)列表

用戶通過(guò)用戶界面對(duì)話框依次輸入表中參數(shù),就能得到分析結(jié)果。即鋼支架所受最大拉壓應(yīng)力的應(yīng)力云圖,由應(yīng)力云圖可以看出,鋼支架的最大拉應(yīng)力為142.693 MPa,最大壓應(yīng)力為177.7 MPa,均小于Q235的屈服極限235 MPa,因此鋼支架符合強(qiáng)度要求。

ANSYS除塵器鋼支架有限元分析ansys workbanch圖片4

5 結(jié)語(yǔ)

該電除塵器鋼支架分析專用軟件是基于ANSYS的平臺(tái),利用其內(nèi)部開(kāi)發(fā)工具APDL和UIDL,并依據(jù)電除塵器鋼支架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)編制的,具有界面簡(jiǎn)單、使用方便和結(jié)論可靠等特點(diǎn)。

對(duì)于用戶來(lái)說(shuō),只需把設(shè)計(jì)參數(shù)填入對(duì)話框中就能得出設(shè)計(jì)結(jié)果。因此,即便對(duì)ANSYS不熟悉的普通設(shè)計(jì)人員也能使用。由于用戶可以方便地利用該軟件查看到節(jié)點(diǎn)位移、變形和應(yīng)力等計(jì)算結(jié)果,因此用戶在設(shè)計(jì)電除塵器鋼支架時(shí)能做到心中有“度”。

該軟件的推廣使用,對(duì)于提高電除塵器鋼支架設(shè)計(jì)的效率、規(guī)范設(shè)計(jì)行為、優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重大作用。在此基礎(chǔ)上,將繼續(xù)電除塵器的進(jìn)出口喇叭、灰斗、振掃一等各部分的開(kāi)發(fā)。

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