基于ABAQUS的導管架運輸支座優(yōu)化設(shè)計

張詩清

摘? 要：ABAQUS是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。ABAQUS解決了大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力/位移）問題，文章以導管架運輸支座的設(shè)計，通過建模、有限元分析和應(yīng)用，完成了支座的設(shè)計、優(yōu)化和驗證。

關(guān)鍵詞：ABAQUS;有限元分析;支座

中圖分類號：TU318? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）36-0090-02

Abstract： ABAQUS is a powerful finite element software for engineering simulation， which can solve problems from relatively simple linear analysis to many complex nonlinear problems. ABAQUS solves a large number of structural （stress/displacement） problems. Based on the design of jacket transport support， through modeling， finite element analysis and application， the design， optimization and verification of the support are completed.

Keywords： ABAQUS; finite element analysis; support

前言

某工程風機導管架重量900t，采用4個支座進行支撐，采用4個支座進行支撐及運輸。在支座設(shè)計過程中，應(yīng)用ABAQUS軟件進行分析，優(yōu)化設(shè)計。

1 支座設(shè)計

導管架支座由支腿、橫向H鋼、縱向H鋼、支承管柱組成，如圖1所示，對各個部件分別計算。

2 有限元計算

2.1 建模

根據(jù)設(shè)計圖建立支座三維模型，按有限元處理的一般原則對三維模型進行了合理簡化[1]，在模型中略去了擋塊、小螺栓孔、焊縫、倒角等。

2.2 設(shè)定材質(zhì)

模型中所有H鋼、鋼板材質(zhì)均為Q235，本計算不考慮材料非線性，有限元的材料模型取為各向同性的線彈性模型[2]，材料參數(shù)為：彈性模量E=206000MPa，泊松比？滋=0.3，屈服強度235MPa。

2.3 設(shè)置約束條件及載荷

約束條件：對模型10個支腿底面進行約束，使其三個方向位移為0，如圖2所示。

載荷：在支座頂部承載面加載豎直向下壓力，P=900×10000×1.1×1.1/4/785398=3.47MPa，接觸面積A=785398mm2，動載系數(shù)取1.1，不均衡系數(shù)取1.1。

2.4 網(wǎng)格化模型

在abaqus/CAE中采用四面體單元C3D4劃分網(wǎng)格，如圖2所示。

2.5 求解及后處理

對有限元模型施加約束和材質(zhì)參數(shù)，通過計算可得到應(yīng)力狀況及變形，如圖3和圖4所示。云圖中應(yīng)力S Mises為等效應(yīng)力，單位為MPa;變形云圖中的U Magnitude為合成變形，單位為mm。云圖中暖色調(diào)處為變形或應(yīng)力值較高的地方;冷色調(diào)處為變形或應(yīng)力值較低的地方。

由圖2應(yīng)力云圖可看出，導管架支座最大等效應(yīng)力為178.2MPa，出現(xiàn)在縱向H鋼中部筋板處。

由圖3變形云圖可看出，導管架支座最大變形量為1.7mm，出現(xiàn)在支座幾何中心位置。

3 結(jié)束語

ABAQUS是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，通過ABAQUS有限元分析與理論計算對比，導管架支座強度、剛度滿足要求，并成功應(yīng)用于工程。

參考文獻：

[1]尚曉江，邱峰，趙海峰，等.ANSYS結(jié)構(gòu)有限元高級分析方法與范例應(yīng)用[M].北京：中國水利水電出版社，

2006（01）.

[2]莊鐵，謝俐.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的有限元方法分析[J].山西建筑，2007，33（11）：66-68.