350四辊轧机机架强度刚度分析和350四辊轧机压下螺丝、螺母接触分析解析

1、塑性成形计算机仿真级项目报告350四辊轧机机架强度刚度分析和350四辊轧机压下螺丝、螺母接触分析专业：轧钢设备及工艺组员姓名：指导教师：日期：2014年5月28日摘要：报告涉及了两方面的内容一一方面具体的介绍了3505四辊轧机机架的建模过程并对机架进行合理网格划分，以及 边界条件、载荷的施加，最后给出机架内的应力分布、位移 分布以及最大应力值、发生位置，校核机架是否满足强度要 求，并计算机架的纵向刚度；另一方面对压下螺丝、压下螺 母进行接触分析，给出压下螺丝螺母内的应力分布、位移分 布以及最大应力值、发生位置，校核零件是否满足强度要求 关键词：有限元机架螺丝螺母强度 前言：在现代设计轧机的过程

2、中，仅仅对轧机各个结构进行 三维建模是满足不了要求的，必要的时候需要对重要的结构 进行强度等分析，为此我们选择轧机机架对其进行强度和刚 度分析以及压下螺丝和螺母的接触分析。对这两个问题分别 进行了分析，最后取得了结论一所设计的满足要求。、350四辊轧机机架强度刚度分析1. 设置工作目录，文件名与分析标题 从ansys product launcher启动，根据需要更改工作目录、文 件名，点击 run运行 ansys软件。2. 有限元模型的建立(1)导入几何模型。(File >lmport >Para.)（首先需要在solidworks中将机架模型进行简化，去掉对分析影响很小的特征，

3、 以简化模型，并将模型保存为 parasolid的格式，文件名为*x_t。）选中需要导入的*.x_t文件，点击 ok。导入后通过PlotCtrls Style Solid Model FacetsNormal Faceting 然后 PlotVolumes 得模型如下：ANSYSTYPE HUMJW 2 2QIA 19:5E:21爨瑕/I7站矗(2) 设置单元类型ANSYS Main Menu >Preprocessor >Element Type>Add/Edit/Delete选取10node92单元(3) 设置材料属性ANSYS Main Menu >Preproc

4、essor >Material Props > Material Models 各向同性线弹性材料：E=2.1e5, V =0.3(4) 网格划分ANSYS MainMenu>Preprocessor>Meshtool选择Smartsize,设置网格疏密程度 4级，点击mesh。可根据需要，在应力比较集中之处细化网格。点击Pick All,点击ok。出现警告信息点确定即可。3、施加载荷(1)施加对称约束ANSYSMainMenu>Solution>DefineLoads>Structural>Dis plac ement>Symmetry

5、B.C>on Areas,选取 3 个对称面，点击 ok。(2)施加轧制压力 P ressureANSYSMainMenu>Solution>DefineLoads>Structural> Pressure >on Areas选定机架上与压下螺丝接触的位置施加压力;输入压力值：总轧制力P/4/作用面面积(500000/10370)；选定机架上与下支承辊轴承座接触的位置施加压力，输入压 力值：轧制力 P/4/作用面面积(500000/19250)。(3)机架地脚螺栓孔施加固定位移约束ANSYSMainMenu>Solution>DefineLoad

6、s>Structural>Dis plac ement ->on Areas选取地脚螺栓孔内部的四个面，点击 ok。4、求解：ANSYS Main Menu>Solution>Solve>Current LS.5.读取结果(1 )变形以后的形状file Eflct L迄 t flat PjQt£trlf：世rlfFlsneUy® 抽何计】匚julp| 1 eS副酬爭I剣甲1彎WerS Toolbar図昴瓦丽!1 ffisu5| quill ergrph|m氛d用旳匸卉 ANSVE Mu屯I出戶III UeX M*hu刖STS恥SPrcfc

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16、H Qivch TIch Ehfl ffrS Le Kruv3lu n ROI ObcrAUnnf附？>.Dld4I4'I 4J17.iB-aseIdTibz11.3Zb¥渚疋Zqj.ZTi回©左® ©鬻&S3L J創， 剑鑿-er型9从上横梁部分的等效应力分布可以看出，最大等效应力发生在压下螺母与机架接触的圆角区域。选择所有，并画单元，显示出机架全部单元。选取立柱部分单元:绘制节点等效应力分布图：可见立柱上最大等效应力A ANSVEUcikEyfile ErJet List flgt Plot£trlF fflarkPl

17、pne P 吨 TunrtBW UyQ IcQi<tTs julp 旦刮刮J.趣.虹3團wers ToDibm豳迪i； KES1JI_D&| qun PMRGPralAUSTS Jdin tawS Preferences_PreprucesaorQcin曰 ie/ial-nl PuStptOC UatB Hl Ki!rS Results SuBHr-y Acad ELc-siiLtsE Failure Crileritt B Plot suits O QcfnTBftil ShjKpc 曰 Cwilwir Plul HOTHKHT EleHCLt Solu C3 KIed TaB

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19、?nssrtiSUB 1SEE 佃呻 CKl -nUiU* 3WI -liOH auc -gdx.120 S£ "'£丽P*1*=ANSYS皿 2 2曲*4根据机架需用应力，立柱部分:40-50MPa京B呼9i.电上横梁部分:50-70MPa机架设计满足强度要求。、350四辊轧机压下螺丝、螺母接触分析1. 设置工作目录，文件名与分析标题从ansys product launcher启动，根据需要更改工作目录、文件名，点击run运行ansys软件。2. 有限元模型的建立(1 )导入模型ANSYS Utility Menu>File>lmport&

20、gt;IGES 导入压下螺丝螺母 Iges文件。ANSYSMainMenu> Prep rocessor>Modeling>Create>Areas>Ar bitrary>By lines分别创建压下螺丝、螺母(2)设置单元类型VTHITl rVR. HDK料 Ar远U H i pt时 I hH 丹 U E严电iil-nU-sl Elnt PlortrLs （orkPLanjr Paranetcrff SacTciKelp肿 2 jai4rt,dr,+1pj虽里刨團鱼）jjWETS Tanlbar resljldbI QinH pc*哦删 |ANSYSMai

21、nMenu> Prep rocessor>ElementT yp e>Add/Edit/Dele te设置单元类型为 solid Quad 4node 42 点击单元 Options，将 Element Behavior 设为 Axisymmetric（车由对称)(3)设置材料属性ANSYS Main Menu> Prep rocessor>Material Prop s>MaterialModel添加压下螺丝材料模型，弹性模量2.06e5MPa,泊松 比0.3添加压下螺母材料模型，弹性模量1.8e5MPa，泊松比0.3(4 )网格划分ANSYS Main

22、Menu> Prep rocessor>Meshing>Meshtool 对压下15螺丝进行网格划分。在MeshTool对话框中,Element Attributes中，点击 set，Element type number 设为 1 PLANE42，MaterialNumeber设为1,选择智能网格划分(选中Smart Size)，网格疏密程度设为4点击mesh,选中压下螺丝，并对螺纹部分进行网格细化。对压下螺母进行网格划分:ANSYS Main Menu>Preprocessor>Meshing>Meshtool ，在点击 set，ElementMeshT

23、ool 对话框中，Element Attributes 中， type number 设为 1 PLANE42，Material Numeber 设为 2。选择智能网格划分(选中Smart Size)，网格疏密程度设为 2点击mesh，选中压下螺母。并对螺纹部分进行加密。(5) 建立压下压下螺丝螺母间的接触：柔性体-柔性体接触目标面(Target surface)拾取，类型为：Lines点击”Pick Target”,拾取图中压下螺丝上与压下螺母接触的线，拾取方式可结合 single和loop两种方式。点击ok后，回到接触对向导 Contact Winzard对话框，点击 next 拾取接触面

24、 contact surface，拾取压下螺母上与压下螺丝接触的线点击next，设置摩擦系数为 0.3，点击create检查接触面方向是否正确(方向朝向彼此是正确的)3、施加载荷和约束条件:(1)压下螺母上方施加固定 丫向位移约束压下螺丝中心线固定 X方向位移在压下螺丝下表面施加压力载荷，压力大小为：轧制力P121压下螺丝断面积4、求解ANSYS Main Menu>Solution>solve>current LS5、读取结果(1 )变形结果ANSYS Main Menu>General PostP roc>Read Results>Lastset5ANS

25、YSMainMenu>General Post Proc> PlotResults>DeformesShape读取变形结果E&le 3±±ct L让 t £! Flotitrlc 也rtPLan 已 P 更 anctcrs lcrci IcfjCtrlc (Jslp I列Gl|列瀏釧叫I囹AH£1£ 丁口olbar坚11丁| PMREfgH|UfSTS lti Kmuf - 7、«t- . L . - I -D rTtfcrencES 0 PrEJKTDCESSDr 迅 Solution B Gmerai 户

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28、eveOSEOlFlI(2)X向位移值ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>NodalSolu>NodalSolution>DOFsolutin>X-co mpo nentofSolu>NodalSolution>DOFsolutin>Y-co mpo nentofDis placement读取径向位移场E 门已 S±±ct L让 t E】" FlDttrlc BartPLanE Pajictcrs |acrci I citric J=lp J闵則團刮塘则甘

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31、NSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>NodalDis placement读取垂直方向位移场。甘“ s±±ct Li=t EiA 矶 I 岡 nJ a 爭I 刨 驸 由STS T口olb衽WfSTS H哉h Kfidu/ - .-Ln 、4 - ZD Pl-tfercnccs a PTepz匚Esscir 3 Saint i G Gmn-al Pastprnc BData < file tipt = D He Tul 17 UBorr 申 HebJ Krsults ffl PniiuTP Crite

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33、三 fi) SurfBCP Qpcrati口ns 9 Load Casr 用 rTi. I-V l. Uh.n.HCUL 如171 咄TTEP-1 5Tra -1TLhe-1 or曲-.D&ea«.0422Hili _Qg佃ml应FJUB 2 £014TmMsys!d®ll螢01电<3叵=,B亘-bV A1Ptd£ a imu it 61 or enicr an AMJTE Coonand (POSTl)lw(=lItyp«=3|icil=3kereO(4 )接触压力ANSYS Main Menu>General PostProc>Plot Results>NodalSolu>Nodal Solution>Contact>Contact Pressure 读取接触压力。A 片邸巧咖忻声UtilityE 门已