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| 高強度冷矯直機機架結構的優化 | | 發布者：admin 點擊：3487 | 1.幾何模型
矯直機機架是實體框架組合結構，是由底座、立柱、上橫梁、拉桿、螺母組成的預緊結構。該矯直機機架是具有雙軸對稱的對稱結構。預緊時，機架的受力也具有雙軸對稱性，因而對機架進行預緊狀態的有限元分析時，只取其四分之一結構，建立有限元模型。在矯直狀態時，其受力只是單軸對稱，此時，則取機架的半結構建立有限元模型，經過必要的簡化處理，得到矯直機機架半結構的有限無幾何模型，其上橫梁的球面承載面簡化成圓平面。
2.有限元力學模型
采用專用有限元分析軟件對模型進行網格劃分和添加邊界條件。
進行網格劃分時，由人工控制單元邊長，采用四節點四面體單元，自動劃分有限元網格。取1/4結構劃分好有限元網格，準備預緊狀態下用。矯直狀態時，將1/4機架結構連同有限元網格一起鏡向，得到機架半結構有限元網格模型，這樣就了機架結構和有限元網格的對稱性。
有限元網格劃分完成后，設置如下邊界條件形成有限元力學模型。
3.預緊狀態的應力
預緊狀態下，機架的應力主要表現為拉桿上的拉應力和立柱及上、下橫梁的壓應力。
由對原結構的分析結果，可以得到如下結論：
(1)僅在預緊力作用下，機架強度是足夠的。
(2)在矯直狀態時，立柱壓應力降低，但仍保持負值，說明其螺桿預緊力是足夠的(1277.4t/根)。上橫梁端面應力升高等效應力很接近材料的屈服極限，可適當加厚該板的厚度。底座應力值較小。
(3)從變形情況來看，底座變形較大，且存在板自身的彎曲。
由此可見矯直機架的結構不夠合理，有必要進行優化。
4.結構優化思路及步驟
前面提到上橫梁端面應力值很接近材料的屈服極限，而底座應力值較小，并且高應力區只在很小的局部。因此，首先考慮改善結構應力分布狀況和應力值水平，在結構應力合理的情況下，再來調整結構、改善機架剛度。
5.應力結果
預緊狀態下，機架的應力分布與原結構基本相同，但其壓應力值較原結構大大降低。對比分析結果，可以得到如下結論：
(1)結構調整后，機架應力得到了改善，機架強度足夠，螺桿預緊力也是足夠的。
(2)但是機架剛度有較大程度降低，從機架的約束和變形情況看，機架底座的變形是引起機架剛度降低的主要原因，但底座的應力值并不高，其變形較大是主要由于結構形式引起的。因此，要改善機架剛度，應調整機架底座的結構形式。有效的辦法是將底座的開口結構變成箱形結構并適當加筋。
從預緊時的情況來看，機架的變形情況基本相同，這是因為預緊時，機架的變形主要是立柱及其相鄰件的壓縮變形，而遠離立柱部分的卻很小。(圖/文www.guanggaodai.com) | 上一頁：冷拉鋼筋與冷拔鋼筋之間的區別
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