midas-NFX-在冶金机械中的应用

midasNFX在冶金机械中的应用冶金机械相关案例介绍内容铁水罐吊装分析轴类零件轧辊磨床部件：轴瓦装配旋转类零件轧机机架强度分析机架分析需求CAE计算方法及标准模型的建立及简化原则材料力学性能载荷约束条件计算结果介绍优化分析起重机械相关案例箱式主梁桥式起重机桁架式主梁轧机机架强度分析轧机机架强度分析

机架性能概述工作机座的骨架.用来安装轧辊、轧辊轴承座、轧辊调整装置、导卫装置、换辊及冷却润滑装置等.机架承受着经轧辊、轴承座、压下螺丝等传来的全部轧制力.轧制生产要求机架具有足够的强度和刚度,且其结构要适应轧辊调节和快速换辊的需要.取很大的安全系数,并作为永久使用、不更换的零件进行设计.轧机机架强度分析

机架强度计算方法

粗略计算：工程法，把机架简化成形状简单的框架，应用材料力学的方法进行计算.

精确计算：有限元法机架受力分析a-非对称力系；b-对称力系轧机机架强度分析

某机架的强度分析CAE计算方法和计算标准的选择模型建立结构材料及其许用应力值网格划分约束及载荷分析结果优化方案评估按最大轧制力300T进行计算机架在最大轧制力下的应力分布、变形。机架CAE分析介绍计算方法的选择强度极限状态法/许用应力法轧机主钢结构CAE计算选用许用应力法计算标准的选择重型机械标准1998年12月第一版FEM（欧洲搬运工程协会）标准第一部分GB500117-2003钢结构设计规范轧机机架强度分析

CAE计算方法和计算标准的选择根据CAD图纸直接在CAE软件环境下创建几何模型，由几何模型再创建有限元模型基于CAE软件环境下直接读入CAD文件形成2D模型，文件格式为dxf、igs等，再由2D模型创建有限元模型基于CAE软件直接读入产品或部件的3D模型，然后进行特征清理。轧机机架强度分析

模型建立几何模型建立的三种途径简化对CAE计算影响较小的几何特征省略所有连接板建模时不考虑焊缝体积计算结果不含焊缝的残余应力几何模型模型简化所用材料为ZG270-500，E=210000MPa，G=81000MPa，u=0.29，许用应力值见下表轧机机架强度分析

结构材料及其许用应力值名称弹性模量

(MPa)泊松比屈服强度

(MPa)极限强度

(MPa)ZG270-5002050000.29270500轧机机架强度分析

网格划分网格模型采用二维网格向三维网格扩展的方式采用六面体网格高应力区网格细化二维网格轧机机架强度分析

约束及载荷载荷：轧制力300T，以面压力的形式施加约束条件轧机机架强度分析

分析结果高应力区局部放大等效应力最大等效应力348MPa轧机机架强度分析

分析结果Y向位移云图位移云图轧机机架强度分析

优化方案评估优化结构1最大等效应力－242MPa优化结构2最大等效应力－177MPa凹陷区填平凹陷区填平圆角半径改为20，原来为10评估优化方案对应力幅的降低量其它冶金机械相关案例冶金机械相关案例

铁水罐主钢结构CAE计算对铁水罐在装满铁水的情况下进行吊装的工况进行验算。模型简化：不计焊缝体积、残余应力，不考虑温度场载荷效应计算载荷：铁水重，壳体重铁水罐材料：Q345-B名称弹性模量

(MPa)泊松比许用拉伸应力

(MPa)许用剪切应力

(MPa)Q345-B2100000.2913477材料特性铁水罐几何模型的处理CAD模型直接导入几何模型清理几何体的分解、分割、布尔、组合等－－为模型加载和约束做准备冶金机械相关案例

铁水罐主钢结构CAE计算几何模型冶金机械相关案例

铁水罐主钢结构CAE计算单元：3D实体单元单元大小：100mm自动的混合网格划分技术划出高质量的六面体为主的单元网格模型四面体网格划分混合网格划分四面体网格混合网格单元点数22451832754冶金机械相关案例

铁水罐主钢结构CAE计算耳轴与吊钩的接触模拟限制罐体刚体位移罐体加重力罐内施加铁水压力载荷和约束耳轴处90度弧线约束Z向约束和载荷条件冶金机械相关案例

铁水罐主钢结构CAE计算在同一个项目中也可以建立多个分析工况，并可以设置各个载荷的比例因子，进行耦合计算冶金机械相关案例

铁水罐主钢结构CAE计算应力结果铁水罐应力云图最大VonMises应力：76.9MPa<134MPa,OK最大剪应力：39.9MPa<77MPa,OK铁水罐剪切应力云图冶金机械相关案例

铁水罐主钢结构CAE计算最大变形铁水罐X向位移云图X向:1.27mmY向:0.92mmZ向:0.17mm铁水罐Y向位移云图铁水罐Z向位移云图对静压组件中铜瓦在压入过程的受力位移变形和应力分布（以径向为主）进行仿真分析，计算结果为静压轴承的设计、安装提供理论数据。冶金机械相关案例

轴瓦装配网格模型配合锥度为1：7实物图轧辊磨床模拟了轴瓦过盈装配的接触应力关系和装配工艺过程，可以提前预测可能发生破坏的部位及查看破坏力数值。冶金机械相关案例

轴瓦装配冶金机械相关案例

轴的承载能力分析根据电机和减速器进行选型配套设计，校核承载能力。参考依据：电机及减速器转速，输入输出功率输出轴浆叶旋转机械——静力分析材料：新型硅钢片，焊料，冷轧钢材载荷：旋转离心力，重力

旋转类——鼓式离心机冶金机械相关案例

叶轮静力分析——离心力旋转类——叶轮位移变形形状有效应力分布中心刚性连接后定义约束条件冶金机械相关案例

起重机械相关案例起重机类钢结构设计相关规范起重机类钢结构相关案例

起重机类钢结构设计应采用的标准GBT3811-2008起重机设计规范GB50017-2003钢结构设计规范FEM系列（欧洲搬运工程协会）标准第I部分BS系列起重机设计规范1983（英国标准）AS系列澳大利亚钢结构设计标准ASME美国起重机设计标准ABS美国船级社认证标准箱式主梁的强度和刚度计算起重机类钢结构相关案例

该起重机的主要性能参数：额定载荷32T，跨度：46500mm，使用等级:A5,主梁重量:28011kg，钢结构材料：Q235箱式主梁的强度和刚度计算起重机类钢结构相关案例

内部结构有限元模型挠度值（43.4mm）跨中强度(136.7MPa）桥式起重机螺栓破坏原因，螺栓强度、接触应力

、接触变形62kgf62kgf420kgf420kgf300kgf300kgf<细部查看><连接位置><整体分析结果><局部放大><载荷>冶金机械相关案例

桁架式主梁的优化设计起重机类钢结构相关案例

计算结果腹杆及水平支撑杆弦杆原结构L100X10L200X14优化方案1L100X6-优化方案2L90X6-优化方案3L80X5-优化方案4L70X4-优化方案5-L180X14优化方案6-L160X14原结构主梁挠度（19.137mm)所有设计方案均满足设计要求，方案4为最优设计方案。考虑到实际情况和工程经验，本项目中选择方案3作为最终产品方案。优化方案实现了产品的轻量化设计。结语有限元仿真技术不是万能的,有必要经过生产实践的修正,只有这样才能使有限元仿真技术不断完善,更好地为生产服务。