搜索ANSYS除尘器钢支架有限元分析
2013-06-20 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
作者: 曹友洪 潘伶 来源: 万方数据
关键字: 电除尘器 钢支架 ANSYS UIDL APDL
0 前言
电除尘器是火电厂、水泥厂、钢铁厂等用于吸收粉尘的大刑环保设备。随着国家对环保的重视,电除尘器的需求将越来越多,而随着电除尘本体设计量的增多,设计问题也暴露出来。设计人员水平参差不齐,设计中没有一个统一的设计规范,因此有必要开发一个软件,辅助设计人员的设计。而ANSYS正是解决该问题的理想工具。
1 电除尘器钢支架结构
钢支架作为整个电除尘器的“双腿”,起着支撑整个电除尘器的作用。图1是电除尘器的结构示意图。立柱、横梁、纵梁一般由H钢构成,横向内撑和纵向内撑则由H钢或圆钢构成,它们之间的节点均采用刚接,材料选用Q235.整个电除尘器的本体通过壳体的宽立柱立在电除尘器钢支架立柱上。由于与轴向力和弯矩相比,剪切力对钢支架的作用很小,因此忽略剪切力的作用,ANSYS中的beam4单元能很好地模拟电除尘钢架的结构。
2 ANSYS_次开发概述
标准ANSYS程序是一个功能强大、通用性好的有限元分析程序,同时它还具有良好的开放性,用户可以根据自身的需要在标准ANSYS版本上进行功能扩充和系统集成,生成具有行业分析特点和符合用户需要的用户版本的ANSYS程序。
2.1用户界面设计语言(UIDL)
UIDL的全名是User lnterfaee Design Language,是编写或改造ANSYS图形界面的专用设计语言,GUI方面几乎全部的二次开发功能都将由它完成,主要完成3种图形界面的设计:(1)主菜单系统及菜单项;(2)对话框和拾取对话框;(3)帮助系统。通过用户界面设计语言(UIDL),用户可以在扩充ANSYS功能的同时建立起对应的图形驱动界面,如在主菜单的某位置增加菜单项,设计对应的对话框、拾取对话框,实现参数的输入和其他程序运行的控制,同时提供相应的联机帮助,使操作者能方便地获取系统帮助。
2.2参数化程序设计语言(APDL)
APDL的全称是ANSYS Parametrie Design Language,该程序设计语占与其他编程语言一样,具有参数、数组表达式、函数、流程控制(循环与分支)、重复执行命令、缩写、宏以及用户程序等。标准的ANSYS程序运行是由1000多条命令驱动的,这些命令可以写进程序设计语占编写的程序,命令的参数可以赋确定值,也可以通过表达式的结果或参数的方式进行赋值。用户可以利用程序设计语言将ANSYS命令组织起来,编写出参数化的用户程序,从而实现有限元分析的全过程,即建立参数化的CAD模型、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化的载荷和边界条件定义、参数化的分析控制和求解以及参数化的后处理。宏是具有某种特殊功能的命令组合,实质上是参数化的用户小程序,可以当作ANSYS的命令处理,可以有输入参数或没有输入参数。
3 专用软件结构及说明
该软件采用模块化设计,整个程序由11个宏文件组成,用户通过作者利用UIDL编写的11个用户界面对话框输入参数并调用这11个宏文件。图2是该程序的数据流程图,数据流程图中的一个框代表了一个宏文件。
下面通过横向内撑和纵向内撑材料模块的源程序来具体说明程序的结构。该模块的功能是实现横向内撑和纵向内撑材料的输入,用户首先点击图3的ANSYS Main Menu界面的Support Material按钮,会出现对话框,然后输入所需材料的类型程序会在宏文件中自动选择这一材料的具体参数。
4 应用实例
以下是利用该软件分析电除尘器钢支架实际工程例子。该除尘器是志品(福州)技术工程有限公司为台玻浮法玻璃尾气处理项目设计的,钢支架的设计参数见表l。
表1 电除尘器钢支架设计参数列表
用户通过用户界面对话框依次输入表中参数,就能得到分析结果。即钢支架所受最大拉压应力的应力云图,由应力云图可以看出,钢支架的最大拉应力为142.693 MPa,最大压应力为177.7 MPa,均小于Q235的屈服极限235 MPa,因此钢支架符合强度要求。
5 结语
该电除尘器钢支架分析专用软件是基于ANSYS的平台,利用其内部开发工具APDL和UIDL,并依据电除尘器钢支架结构特点编制的,具有界面简单、使用方便和结论可靠等特点。
对于用户来说,只需把设计参数填入对话框中就能得出设计结果。因此,即便对ANSYS不熟悉的普通设计人员也能使用。由于用户可以方便地利用该软件查看到节点位移、变形和应力等计算结果,因此用户在设计电除尘器钢支架时能做到心中有“度”。
该软件的推广使用,对于提高电除尘器钢支架设计的效率、规范设计行为、优化设计具有重大作用。在此基础上,将继续电除尘器的进出口喇叭、灰斗、振扫一等各部分的开发。
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