本文關鍵詞：水泥立磨粉磨激勵仿真及振動疲勞分析

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【摘要】：立磨是一種集細碎、烘干、粉磨、選粉、輸送為一體的粉磨設備,廣泛應用于水泥、化工及冶金等領域。某水泥廠對某型立磨設備進行改進,改進后的立磨支撐結構振動嚴重,在地腳螺栓和支撐結構處發(fā)生破壞。針對以上問題,本文采用仿真與實驗驗證相結合的方法對水泥立磨進行結構強度分析和隨機振動分析,找出立磨地腳螺栓及立磨支撐結構的破壞原因。首先在立磨工作現(xiàn)場對正常工況下的立磨進行應力及振動測試,得到螺栓處的應力大小及立磨的加速度振動信號。在SolidWorks中創(chuàng)建立磨系統(tǒng)幾何模型,并利用HyperMesh完成立磨幾何模型的網格劃分,運用Workbench對水泥立磨在有無側壁兩種邊界條件下進行了靜力學分析,通過對比這兩種情況下的位移和應力云圖并結合應力測試結果,分析出了螺栓發(fā)生破壞的原因是由于立磨地基側面無支撐,使得在設計中只受拉力的螺栓受到彎矩作用。并且由于立磨振動,使螺栓受到交變載荷,最終導致螺栓疲勞斷裂,最后根據靜力分析結果采用Goodman定理對螺栓的壽命進行了預測。利用離散元軟件PFC3D建立水泥熟料顆粒模型,在該軟件中模擬單軸壓縮實驗,不斷變化細觀參數(shù),最終使得水泥熟料顆粒模型與真實水泥熟料物理性能相似。并對水泥立磨的粉磨過程進行仿真,得到立磨在粉磨過程中的激勵。建立立磨搖臂系統(tǒng)的動力學模型,利用MATLAB求出磨輥的加速度隨時間變化的曲線,并用周期圖法估計其加速度的功率譜密度,與振動測試結果的功率譜密度曲線相比較,驗證仿真的準確性。并在Workbench中對水泥立磨進行模態(tài)分析,得到了水泥立磨前六階的陣型及固有頻率。在模態(tài)分析的基礎上進行隨機振動分析,將粉磨過程仿真得到的加速度功率譜密度作為隨機振動分析的激勵,得到了水泥立磨的1σ-3σ應力云圖,最后根據Palmgren-Miner線性疲勞累積損傷定律和Steinberg三區(qū)間法估計立磨支撐結構的振動疲勞壽命。本文采用離散元方法仿真立磨激勵,并對立磨進行振動疲勞分析,經過分析最終找出立磨結構中的薄弱點,并估計了其振動疲勞壽命,為立磨設備的改進和設計提供一定的參考。
【關鍵詞】：水泥立磨 結構強度 粉磨過程仿真 振動疲勞
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ172.61
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題背景和來源10-11
• 1.2 課題研究目的和意義11-12
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 水泥立磨國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 振動疲勞國內外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 課題研究內容及方法15-17
• 1.4.1 課題研究內容15-16
• 1.4.2 課題研究方法16-17
• 第2章 立磨振動測試實驗17-26
• 2.1 測試實驗目的17
• 2.2 測試實驗儀器及方案17-20
• 2.2.1 測試實驗儀器17-18
• 2.2.2 測試實驗測點布置方案18-20
• 2.3 測試結果及數(shù)據分析處理20-25
• 2.3.1 應力測試及數(shù)據分析處理20-23
• 2.3.2 隨機振動測試及數(shù)據分析處理23-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第3章 水泥立磨有限元模型建立及結構強度分析26-41
• 3.1 有限單元法概述26-27
• 3.2 水泥立磨幾何模型的建立27-29
• 3.2.1 水泥立磨的工作原理及結構受力分析27-28
• 3.2.2 水泥立磨幾何模型的建立28-29
• 3.3 水泥立磨有限元模型建立及結構強度分析29-40
• 3.3.1 基于HyperMesh網格劃分29-31
• 3.3.2 有限元模型接觸及邊界條件設置31-35
• 3.3.3 水泥立磨的有限元結果分析35-40
• 3.4 本章小結40-41
• 第4章 水泥立磨激勵仿真41-52
• 4.1 離散元法及PFC3D軟件概述41-44
• 4.1.1 離散元法概述41
• 4.1.2 PFC3D軟件概述41-44
• 4.2 基于PFC3D的水泥熟料破碎模型建立44-48
• 4.2.1 水泥熟料顆粒模型建立44-46
• 4.2.2 水泥熟料破碎過程模型建立46-48
• 4.3 水泥熟料破碎仿真結果處理及分析48-51
• 4.3.1 磨輥支撐點加速度功率譜密度的求解48-50
• 4.3.2 仿真結果與實驗測試結果比較50-51
• 4.4 本章小結51-52
• 第5章 水泥立磨在隨機激勵下的振動疲勞分析52-60
• 5.1 水泥立磨模態(tài)分析52-54
• 5.2 水泥立磨隨機振動分析54-56
• 5.3 基于Steinberg三區(qū)間法疲勞壽命預測56-59
• 5.3.1 線性疲勞累積損傷理論56-57
• 5.3.2 材料疲勞性能的S-N曲線57-58
• 5.3.3 Steinberg三區(qū)間法疲勞壽命預測58-59
• 5.4 本章小結59-60
• 結論60-61
• 參考文獻61-64
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果64-65
• 致謝65

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本文編號：1086493