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1、 ANSYS在水电站固卷机架构造设计中的应用ANSYS在水电站固卷机架构造设计中的应用摘要:针对糯扎渡水电站2x 800 k N固定卷扬机的设计要求，分析固卷机的计算工况及计算载荷，用ANSYS软件建立SHELL63弹性壳单元模型，对金属构造的连接、约束、载荷进展有效处理，对固卷机架的应力、变形进展有限元计算，并对机架进展了模态分析，为构造系统的振动特性分析、振动故降诊断和预报以构造动力特性的优化设计提供依据.关键词:固卷；ANSYS；应力；变形；有限元；模态分析1综述2 x 800kN尚定卷扬机是用于糯扎渡水电站的启闭机械设备，需在满足固卷的强度、刚度、稳定性的条件下，减轻钢构造的自重.笔者
2、用ANSYS软件建立了SHELL63弹性壳一单元模型，结合实际构造，对金属构造的连接、约束、载荷进展合理的处理，计算出机架的应力和变形，并对机架进展了模态分析。 ANSYS是一种运用广泛的通用有限元分析软件，它是集构造、热、流体、电磁场、声场和藕合场分析于一体的大型通用有限元分析软件，涵盖了机械、航空航天、能源、交通运输、土木、建筑、水利、电子、地矿、生物医学、教学科研等众多领域。由于ANSYS软件具有建模简单、快速、方便的特点，因而成为大型通用有限元程序的代表. ANSYS软件的主要功能包括建立模型、构造分析、非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、接触分析、压电分析以及构造优化等.ANSY
3、S软件主要包括3个局部:前处理模块、分析计算模块和后处理模块。2固卷机架建模一个构造，特别是对于复杂构造，可以有多种建模方案，要合理选择方案，既要满足精度要求。又要节省时问，降低工作量，并使计算结果直观化，机架有限元模型建立的是否合理将直接影响计算结果的正确性。因此，建立能够确切模拟实际系统的模型是整个分析过程的关键。用ANSYS软件建立了SHELL63弹性壳单元模型，结合实际构造。对金属构造的连接、约束、载荷进展合理的处理，计算出机架的应力和变形，并对机架进展模态分析。模型建立的依据为机架设计的原始尺寸，机架模型如下图。3机架构造静力分析3.1工况及约束处理工况：机架在固定位置处起吊800k
4、N额定载荷，约束:机架下端4个角位置处有4块垫板，垫板受到铅垂方向(y向)的支撑位移约束和X向的位移约束，靠右侧的z块垫板受到Z向的位移约束.其余所有的节均为自由节点3.2计算荷载主要考虑机架的构造自重、起吊载荷及其动载效应. a，机架自重钢板密度取7.8 x 103kg/m3 b，起吊荷载通过钢丝绳作用在轴承座支座、定滑轮支座、平衡滑轮位置处; c.通过起升荷载乘以动力放大系数来考虑起升荷载的动载效应，其中起升制动加速度按照0.1m/s2考虑。 计算结果说明:机架的大局部板件(边梁、定滑轮梁、平衡滑轮梁)的折算应力计算值在100Mpa以下，小于材料的许用应力值=230 MPa，定滑轮梁的Y向
5、变形最大值为0. 57 mm,小于许用值2 450/2 000 = I . 23 ( mm ).因此，整个机架计算应力值和变形均小于钢材的设计许用值，满足强度和刚度要求，应力和变形满足规要求，其设计的平安系数较大，从应力分析角度看，材料抵抗破坏的能力大.综合评价:机架设计趋于保守。能在危险工况下平安工作，而且具有较大的优化空间，可通过构造优化来合理、经济地使用材料4机架模态分析模态分析用于确定设计构造或机器部件的振动特性，即构造的固有频率和振型.它们是承受动态载荷构造设计中的重要参数，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进展谱分析或模态叠
6、加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程，模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数，为构造系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及构造动力特性的优化设计提供依据.5结语A建立了固卷机架构造的整体壳单元模型，对载荷的施加,构造件之间的连接及约束根据实际构造作了适当处理，防止了局部计算应力过大与实际情况不相符的现象；B分析了机架工作过程中的工况及其承受的载荷，进展了强度与刚度计算；C对固卷机架进展了模态分析。通过ANSYS软件建立固卷机架模型并对之进展有限元分析，是一种行之有效的构造设计和验证方法，在机架构造设计中起到非常重要的作用。折算应力机架1阶固有频率及变形机架2阶固有频率及变形机架3阶固有频率及变形机架4阶固有频率及变形机架5阶固有频率及变形机架6阶固有频率及变形机架7阶固有频率及变形机架8阶固有频率及变形机架9阶固有频率及变形机架10阶固有频率及变形参考文献1 龚曙光. ANSYS工程应用实例解析M.:机械工业出版 社,2003.2 伍义生，吴永礼.有限元法教程(第二版)M.:电子工业，2003.3 叶先磊,石亚杰.ANSYS工程分析软件应用实例M.：清华大学,2003. /
