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 來源:仿真在線

作者: 曹友洪潘伶來源: 萬方數(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)部開發(fā)工具(UIDL和APDL),并結(jié)合電除塵器鋼支架特點編制的電除塵器鋼支架分析設(shè)計軟件,應(yīng)用于電除塵器鋼支架設(shè)計中,不僅能提高設(shè)計效率,規(guī)范設(shè)計行為,而且對ANSYS不太熟悉的普通設(shè)計人員也能使用。

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。隨著國家對環(huán)保的重視,電除塵器的需求將越來越多,而隨著電除塵本體設(shè)計量的增多,設(shè)計問題也暴露出來。設(shè)計人員水平參差不齊,設(shè)計中沒有一個統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范,因此有必要開發(fā)一個軟件,輔助設(shè)計人員的設(shè)計。而ANSYS正是解決該問題的理想工具。

1 電除塵器鋼支架結(jié)構(gòu)

鋼支架作為整個電除塵器的“雙腿”,起著支撐整個電除塵器的作用。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)點均采用剛接,材料選用Q235.整個電除塵器的本體通過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_次開發(fā)概述

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

2.1用戶界面設(shè)計語言(UIDL)

UIDL的全名是User lnterfaee Design Language,是編寫或改造ANSYS圖形界面的專用設(shè)計語言,GUI方面幾乎全部的二次開發(fā)功能都將由它完成,主要完成3種圖形界面的設(shè)計:(1)主菜單系統(tǒng)及菜單項;(2)對話框和拾取對話框;(3)幫助系統(tǒng)。通過用戶界面設(shè)計語言(UIDL),用戶可以在擴充ANSYS功能的同時建立起對應(yīng)的圖形驅(qū)動界面,如在主菜單的某位置增加菜單項,設(shè)計對應(yīng)的對話框、拾取對話框,實現(xiàn)參數(shù)的輸入和其他程序運行的控制,同時提供相應(yīng)的聯(lián)機幫助,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)計語言(APDL)

APDL的全稱是ANSYS Parametrie Design   Language,該程序設(shè)計語占與其他編程語言一樣,具有參數(shù)、數(shù)組表達式、函數(shù)、流程控制(循環(huán)與分支)、重復(fù)執(zhí)行命令、縮寫、宏以及用戶程序等。標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS程序運行是由1000多條命令驅(qū)動的,這些命令可以寫進程序設(shè)計語占編寫的程序,命令的參數(shù)可以賦確定值,也可以通過表達式的結(jié)果或參數(shù)的方式進行賦值。用戶可以利用程序設(shè)計語言將ANSYS命令組織起來,編寫出參數(shù)化的用戶程序,從而實現(xiàn)有限元分析的全過程,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)或沒有輸入?yún)?shù)。

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

ANSYS除塵器鋼支架有限元分析ansys workbanch圖片2

下面通過橫向內(nèi)撐和縱向內(nèi)撐材料模塊的源程序來具體說明程序的結(jié)構(gòu)。該模塊的功能是實現(xiàn)橫向內(nèi)撐和縱向內(nèi)撐材料的輸入,用戶首先點擊圖3的ANSYS Main Menu界面的Support Material按鈕,會出現(xiàn)對話框,然后輸入所需材料的類型程序會在宏文件中自動選擇這一材料的具體參數(shù)。

4 應(yīng)用實例

以下是利用該軟件分析電除塵器鋼支架實際工程例子。該除塵器是志品(福州)技術(shù)工程有限公司為臺玻浮法玻璃尾氣處理項目設(shè)計的,鋼支架的設(shè)計參數(shù)見表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)計參數(shù)列表

用戶通過用戶界面對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,因此鋼支架符合強度要求。

ANSYS除塵器鋼支架有限元分析ansys workbanch圖片4

5 結(jié)語

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

對于用戶來說,只需把設(shè)計參數(shù)填入對話框中就能得出設(shè)計結(jié)果。因此,即便對ANSYS不熟悉的普通設(shè)計人員也能使用。由于用戶可以方便地利用該軟件查看到節(jié)點位移、變形和應(yīng)力等計算結(jié)果,因此用戶在設(shè)計電除塵器鋼支架時能做到心中有“度”。

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

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