針對某鋼廠寬厚板軋機輥端關(guān)節(jié)頻繁開裂的問題,建立了輥端關(guān)節(jié)的三維有限元模型,并施加扭矩進行應力分析。結(jié)果表明有限元分析結(jié)果與實際使用情況非常一致,最薄弱部位為槽口根部的圓角應力集中部位。為提升關(guān)節(jié)的承載能力,以柔度最小作為優(yōu)化目標,以圓角應力點的應力作為約束條件,對原關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)進行了表面形貌優(yōu)化,得到了一個類似變圓角的結(jié)構(gòu)特征。依據(jù)優(yōu)化結(jié)果對圓角應力集中部位進行結(jié)構(gòu)重設計及對比分析,結(jié)果表明,采用變圓角結(jié)構(gòu)后結(jié)構(gòu)最大應力減少了約100MPa,應力降幅達20%,說明軋機輥端關(guān)節(jié)的承載能力得到了大幅提升。 

【文章來源】：冶金設備. 2020,(05)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

軋機輥端關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)

單元劃分是有限元建模中較重要的一環(huán)，單元生成的質(zhì)量和密度對計算的準確性有非常重要的影響。特別是單元尺寸的選擇非常關(guān)鍵。對此，采用自適應單元劃分方法，根據(jù)結(jié)構(gòu)表面輪廓的曲率變化，設置單元尺寸為2-50mm不等進行網(wǎng)格劃分。自適應網(wǎng)格劃分流程為:首先，在單元生成前對結(jié)構(gòu)進行局部簡化，去除非關(guān)鍵區(qū)的小孔洞，倒角等特征;然后，在實體表面根據(jù)設定的條件生成2D單元，并對2D單元進行質(zhì)量檢查，若質(zhì)量檢查不合格則自動進行重新劃分，直到質(zhì)量檢查合格為止;最后，在2D單元的基礎上，軟件自動生成3D實體單元，最終生所單元模型如圖2所示�？梢�，扁頭和叉頭的單元尺寸有明顯變化，在非關(guān)鍵計算區(qū)域網(wǎng)格整體尺寸較大，在關(guān)鍵計算區(qū)域單元尺寸相對較小，尤其是在關(guān)鍵計算區(qū)的圓角、倒角等結(jié)構(gòu)，單元尺寸非常精細。2.1.3 接觸設置

軋制過程中，軋輥存在正反轉(zhuǎn)式工況，此時扭矩方向逆轉(zhuǎn)，導致結(jié)構(gòu)承受顯著的對稱應力循環(huán)作用。因此其疲勞特性為對應特征特性。在有限元軟件中，約束扁頭的遠端一側(cè)，在叉頭的遠側(cè)內(nèi)圓柱面建立用于施加扭矩的rigid單元，在rigid的主節(jié)點上施加繞軸向的3520k N·m的峰值扭矩。2.3 結(jié)果討論


本文編號：2994335