沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 本文主要對某煤礦地面生產(chǎn)系統(tǒng)，一次破碎站鋼結(jié)構(gòu)進行有限元分析。破碎站由受料倉與給料機和破碎平臺與控制室兩部分組成。對兩部分的鋼結(jié)構(gòu)分別進行有限元分析。在結(jié)果中找到危險的部位進行具體的分析。 首先，建立受料倉與給料機的有限元實體模型。計算等效的載荷，計算出鋼結(jié)構(gòu)在載荷下的應(yīng)力和變形并分析它們的分布情況。 其次，破碎平臺與控制室求解過程和上邊的一樣，但是破碎平臺和控制室的連接是鉸接，所以在建模的過程中采用 耦合 的方法進行處理。 最后，對兩個有限元實體模型進行 模態(tài)分析，分別 求解出 固有頻率和模態(tài)振型圖。 關(guān)鍵詞 有限元；鋼結(jié)構(gòu)； 模態(tài)分析 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 to an to up to of to on of of up s of of is as of so by in of on to it is of 陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 錄 中文摘要 英文摘要 1 前言 1 限元分析方法介紹 1 型有限元分析軟件 紹 2 要工作 3 2 受料倉與給料機的鋼結(jié)構(gòu)有限元分析 4 立有限元模型 4 荷等效計算 6 要結(jié)構(gòu)截面幾何參數(shù) 6 際載荷情況 7 際等效計算結(jié)果 7 限 元分析結(jié)果 10 料倉與給料機整體位移 10 析部位圖 12 撐立柱結(jié)果 13 根縱梁 結(jié)果 17 3 破碎平臺與控制室 的鋼結(jié)構(gòu)有限元分析 19 立有限元模型 19 荷等效計算 22 要結(jié)構(gòu)截面幾何參數(shù) 22 碎平臺實際載荷情況 23 碎平臺實際等效計算結(jié)果 24 限元分析結(jié)果 26 碎平臺與控制室 整體位移 26 層橫梁結(jié)果 27 碎機支撐梁 結(jié)果 26 碎機立柱 結(jié)果 29 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 破碎站鋼結(jié)構(gòu) 模態(tài)分析 31 料倉與給料機 的固有頻率和振型圖 31 碎平臺與控制室 的固有頻率和振型圖 32 參考文獻 35致 謝 36 英文資料原文 英文資料翻譯 1 前 言 限元分析方法介紹 有限元分析的基本概念是用較簡單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的 (較簡單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個域總的滿足條件 (如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形 狀，因而成為行之有效的工程分析手段。 有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀前就已產(chǎn)生并得到了應(yīng)用，例如用多邊形（有限個直線單元）逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學(xué)研究的科學(xué)家的濃厚興趣。經(jīng)過短短數(shù)十年的努力，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實用高 效的數(shù)值分析方法。 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 V 有限元方法與其它求解邊值問題近似方法的根本區(qū)別在于它的近似性僅限于相對小的子域中。 20世紀 60年代初首次提出結(jié)構(gòu)力學(xué)計算有限元概念的克拉夫（ 授形象地將其描繪為：“有限元法 =分片函數(shù)”，即有限元法是同于求解（往往是困難的）滿足整個定義域邊界條件的允許函數(shù)的 限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀（如二維問題中的三角形或任意四邊形）的單元域上（分片函數(shù)），且不考慮整個定義域的復(fù) 雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。 對于不同物理性質(zhì)和數(shù)學(xué)模型的問題，有限元求解法的基本步驟是相同的，只是具體公式推導(dǎo)和運算求解不同。簡言之，有限元分析可分成三個階段，前處理、處理和后處理。前處理是建立有限元模型，完成單元網(wǎng)格劃分；后處理則是采集處理分析結(jié)果，使用戶能簡便提取信息，了解計算結(jié)果。 型有限元分析軟件 紹 成立于 1970年的美國 目前世界上最著名的 算機輔助設(shè)計）軟件和服務(wù)的提供商之一。 34年來， 及分析咨詢服務(wù)，為全球工業(yè)界所廣泛接受，并擁有了全球最大的用戶群體：近 13000家正式商業(yè)用戶（總裝機超過 70000臺套）和超過 100000家大學(xué)用戶；在美國財富雜志評選出的全球財富前 100企業(yè)中；有 73個是 團”用戶；許多國際化大公司以 些用戶群體涵蓋了機械制造、能源、石油化工、電子、土木建筑、汽車、鐵道、軍工、核技術(shù)、航空航天、造船、地礦、水利、生物醫(yī)學(xué)、日用家電等諸多工業(yè)領(lǐng)域， 術(shù)交流的主要平臺。 融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁于一體的多物理場耦合仿真的功能，集中代表了用于“虛擬樣機”最先進的 度非線性分析功能是 20世紀 90年代大型通用 。 近年來， 司在 域的發(fā)展更是令世人矚目： 2000 年 購了 年收購了美國 003年收購了世界三大 此， 經(jīng)在結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁各個物理場都擁有了最先進的分析技術(shù)，實現(xiàn)了 大的沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 物理場耦合分析，領(lǐng)先的多學(xué)科協(xié)同仿真。 劍客”： 次在 域的最新進展是展史上又一個重要的里程碑。嶄新的 品體系將更好地滿 足人們對 動并加強我國企業(yè)的研發(fā)實力。 體、電場、磁場、聲場分析于一體 的大型通用有限元分析軟件。有限元分析軟件，它能與多數(shù) 現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換， I 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級 件提供了 100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設(shè)備上，如 前版本為 微機版本要求的操作系統(tǒng)為 000或P,也可運行于 要工作 首先，是要熟悉有限元軟件和材料力學(xué)的相關(guān)知識。所以，對材料力學(xué)書的典型習(xí)題，先用材料力學(xué)求解一遍 ， 然后再用有限元軟件進行求解。通過兩方面的結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)并解決問題。在鞏固材料力學(xué)基本知識的同時，還發(fā)現(xiàn)并解決在有限元分析過程中出現(xiàn)的實際問題。 其次，要熟悉畢業(yè)設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)。不但要弄清實際空間布置，而且要構(gòu)思好建模方案。對于大型的鋼結(jié)構(gòu)，優(yōu)化的方案會取得事半功倍的效果。建模的過程必須邊建模，邊檢查出現(xiàn)的錯誤，邊進行修改工作。局部的錯誤，要在局部來解決，要是所有的錯 誤混在一起，會出現(xiàn)錯誤太多查不出來的后果。 設(shè)計的過程和平時的學(xué)習(xí)過程是截然不同的。平時學(xué)習(xí)可以用先解決簡單的問題，發(fā)現(xiàn)難的問題可以回避，等到水平提高以后在解決。可是設(shè)計的過程必須以最快的速度解決發(fā)現(xiàn)的新問題。例如，我在建立 破碎平臺與控制室 模型的最后階段，發(fā)現(xiàn) 破碎平臺和控制室是鉸接，鉸接是具有 相同的線位移，而其角位移不同。這個問題要是不及時的解決，就無法進行下一步的求解的工作，并且會影響工作進度。在安教授的指導(dǎo)下，查找相關(guān)的書籍，研究必要的相關(guān)知識，并作一定數(shù)量的相關(guān)試題。 用最快的速度解決這個具體的問題。 采 用兩重復(fù)節(jié)點自由度耦合的方法，使相互重復(fù)的節(jié)點只具有相同的線位移，而其角位移不同。 對于載荷的等效計算也是非常重要的。不但弄清楚實際載荷的位置、數(shù)值、方向，沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 且要查閱相關(guān)的載荷等效公式，載荷系數(shù)。計算工作要求保證不出錯誤，而且需要計算多邊并對比結(jié)果。確定準確無誤后，才能進行下一部分的工作。 有限元計算出的結(jié)果，要進行必要的保存。用有限元軟件圖形保存的命令保存圖片結(jié)果；用動畫的形式保存模態(tài)分析的結(jié)果；用有限元列表的命令保存重要的數(shù)據(jù)結(jié)果。對于這些結(jié)果要結(jié)合自己結(jié)構(gòu)進行必要的分析，這樣不僅能驗證結(jié)果的正確性，還 能提高自己的分析實際結(jié)構(gòu)的能力。 2 受料倉與給料機的鋼結(jié)構(gòu)有限元分析 立有限元模型 如圖 碎站主視圖和圖 碎機布置圖，它的工作過程是：卸料卡車間歇把最大入料粒度為 1500煤塊倒入受料倉，受料倉存儲大粒度煤塊。刮板給料機把受料倉的大粒度的煤塊連續(xù)的刮給破碎平臺的破碎機。破碎機把最大入料粒度為 150000塊由底部的傳送帶傳出。 圖 碎站主視圖 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 碎機布置圖 破碎站鋼結(jié)構(gòu)的彈性模量 E 200000松比 ，質(zhì)量密度 10碎站由支撐件 型鋼和斜支撐 角鋼 組成。在結(jié)構(gòu)離散化時，由于角鋼和其它部位鉸接， 鉸接是具有 相同的線位移，而其角位移不同。承受軸向力，不承受在其它方向的彎矩，相當于二力桿，所以 型鋼用梁單元模擬，角鋼用桿單元模擬。破碎站是由受料倉與給料機和破碎平臺與控制室兩部分組成，故計算時是分別對這兩部分進行的。離散后，受料倉和給料機共 個單元，其中梁單元 個，桿單元 個，節(jié)點總數(shù)為 個，有限元模型如圖 和圖 所示。 圖 料倉與給料 機有限元模型 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 料倉與給料機有限元模型俯視圖 荷等效計算 要結(jié)構(gòu)截面幾何參數(shù) 破碎站主要結(jié)構(gòu)采用 H 型鋼梁，截面尺寸如圖 示，各截面橫截面積 A，截面慣性矩 如下。 圖 面尺寸 料倉及給料機支撐結(jié)構(gòu) 料倉及給料機六根支撐立柱 (001220) A= 10194710421340104I 240104倉 B E、 F F 面橫梁 (001220) A=16320480261049005104I 181104倉 C 001220) A=20320 6247910421339104I 234104陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 X 給料機兩根縱梁 (001220) A=2212012567810421341104I 243104料機六根橫梁 (001220) A=20320 6247910421339104I 234104它橫梁 (001220) A=16320 48026104 9005104I 181104支撐的橫截面積 12512： A 2856 75 6： A 864 實際載荷情況 給料機自重載荷： 65000 大驅(qū)動扭矩： 2*150料機動力載荷：垂直載荷系數(shù) :平載荷系數(shù) :料倉支撐柱實際支撐物料載荷： 150000料機尾部受倉壓載荷： 50000料機前部物料載荷： 4800kg/m 物料沖擊載荷（或偏心彎矩載荷）： 12000用于每個倉柱上 ) 走道平臺載荷 :沿設(shè)備兩側(cè)考慮走道寬度為 1 米，按 300kg/結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載：按 地震載荷：地震烈度 8度 料倉自重載荷： 85000掃溜槽自重： 6000料擋板自重載荷： 30000撐 結(jié)構(gòu)（除滑橇自重） :30000 實際等效計算結(jié)果 走道平臺載荷 數(shù)值： q ) 位置：垂直作用在給料機兩根縱梁上。 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 載 數(shù)值： q ) 位置： 向的迎風(fēng)梁上。 驅(qū)動扭矩 數(shù)值： M 195 106(N 位置：縱梁的前端，由破碎平臺傳遞過來。 料機尾部受倉壓載荷 數(shù)值： q ) 位置：縱梁的尾部，方向為重力方向。 給料機前部物料載荷 位置：縱梁的 面到給料機前端。 數(shù)值： q ) 導(dǎo)料擋板自重 數(shù)值： q ) 位置：垂直作用在給料機兩根縱梁上。 清掃滑溜槽自重 數(shù)值： q ) 位置：垂直作用在給料機兩根縱梁上。 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 用在受料倉與給料機上的壓力載荷模型 受料倉支撐柱支撐物料載荷 數(shù)值： F 300000(N) 位置：受料倉每根支撐柱的頂端，方向為重力方向。 物料沖擊載荷 數(shù)值： M 位置：受料倉每根支撐柱的頂端，方向由右手定則判斷。 給料機自重載荷 153833(N) 位置：受料倉每根支撐柱的頂端，方向為重力 方向。 45500(N) 位置：受料倉每根支撐柱的頂端，其水平載荷方向與風(fēng)載相同。 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 用在受料倉與給料機上的集中載荷模型 圖 料倉與給料機的載荷模型 限元分析結(jié)果 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 大 C 值為 圖 要是由物料沖擊載荷和給料機自重載荷的水平分量引起的。 圖 料倉與給料機的 z 方向變形 最大 y 方向位移位于給料機縱梁最前端，如圖 示，其中 y 要是由刮板給料機的驅(qū)動扭矩和給料機前部的物料載荷共同引起的。 圖 料倉與給料機的 y 方向變形 如圖 示， x 方向位移為 大等效位移在給料機縱梁最前端，位移為 里屬于懸臂梁，雖然有大截面的斜支撐，但是卻是要重點分析的部位。 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 料倉與給料機的 x 方向變形 如圖 料倉與給料機的整體變形，其中 y 方向的分量占的比重最大，它的方向和主要載荷在同一個方向。其它方向的分量所占的比重比較小。整體變形的最大數(shù)值為 圖 料倉與給料機的整體的變形 析部位圖 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 了便于對出現(xiàn)危險部位位置的描述，參考 圖 1 2 3 4 5 6 7 . 8 9 10 11 圖 險部位側(cè)視圖 1 B 2 縱梁尾部 3 C 4 斜支撐 5 D 6 縱梁中部 7 E 8 F 9 斜支撐 10 斜支撐和縱梁的鉸接處 11 縱梁前端 如圖 y 方向為實際物體的重力方向，也是立柱的方向。 X 方向為縱梁的方向?？v梁與水平面上傾 10度。在垂直紙面的 z 方向有橫梁連接立柱和縱梁。 撐立柱結(jié)果 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 向力如圖 示。由圖可見，支撐立柱受到軸向壓力作用， E E 面的兩根立柱軸向力較小， F F 面兩根立柱軸向力大，最大軸向力作用 F F 面立柱底部至第一根水平橫梁之間，其值為 圖 柱軸向力圖 軸向應(yīng)力如圖 示。對應(yīng)的最大軸向應(yīng)力為 為這幾根立柱的截面幾何參數(shù)一樣，所以出現(xiàn)的位置與軸向力相同。 圖 柱軸向應(yīng)力圖 相對于立柱梁單元局部坐標 y 軸的彎矩如圖 示， E E 面兩根立柱彎矩較大，沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 大彎矩位于 E E 面立柱頂端，最大值 108N 小彎矩位于 C 小值 108N 圖 部坐標 y 軸的彎矩圖 對應(yīng)的應(yīng)力如圖 示，最大應(yīng)力為 小應(yīng)力為 圖 部坐標 y 軸的彎曲應(yīng)力圖 相對應(yīng)立柱梁單元局部坐標 z 軸的彎矩如圖 示，最大彎矩位于 B B 面中風(fēng)沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 作用面的立柱，底部最大彎矩 108N B B 面拉筋連結(jié)點處彎矩數(shù)值為 108N D D 面第一根水平橫梁處彎矩為 108N 圖 部坐標 z 軸的彎矩圖 對應(yīng)的應(yīng)力如圖 示， B B 面中風(fēng)載作用面立柱底部應(yīng)力為 部連結(jié)點處應(yīng)力為 D D 面第一根水平橫梁處應(yīng)力為 圖 部坐標 z 軸的彎曲應(yīng)力圖 根縱梁結(jié)果 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 根縱梁軸向力如圖 見兩根縱梁軸向應(yīng)力很小，最大軸向力 192337N，位于 里的變形也是最大的。軸的方向與大部分的載荷方向近似垂直。在斜支撐與縱梁連接到縱梁的前端只承受彎矩，不承受軸向力。 圖 根縱梁軸向力圖 兩根縱梁軸向應(yīng)力如圖 示，可見兩根縱梁軸向應(yīng)力很小，最大軸向應(yīng)力 于 F 面和縱梁前端之間。 圖 根縱梁軸向應(yīng)力 圖 相對于縱梁梁單元局部坐標 y 軸的彎矩如圖 示，其最小彎矩 陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 09N 于斜支撐與縱梁連接處，這里的彎矩最大驅(qū)動扭矩作用在懸臂梁頂端。 圖 部坐標 y 軸的彎矩圖 對應(yīng)的應(yīng)力如圖 小應(yīng)力 于 F 圖 部坐標 y 軸的彎曲應(yīng)力圖 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 對于縱梁梁單元局部坐標 最大彎矩 08N 里是承受給料機尾部受倉壓載荷，位置是縱梁 和 圖 部坐標 Z 軸的彎矩圖 對應(yīng)的應(yīng)力如圖 小應(yīng)力 于 C 圖 部坐標 Z 軸的彎曲應(yīng)力圖 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 破碎平臺的鋼結(jié)構(gòu)有限元分析 立有限元模型 破碎站 圖紙是二維圖紙， 在建立有限元模型的過程中充分應(yīng)用了并行過程， 料倉與給料機和破碎平臺與控制室兩部分是基本上同時建立起來的，破碎平臺和控制室兩部分是屬于同一個模型，應(yīng)該分別建立。由于承載核心部件破碎機的是破碎平臺，所以先從破碎平 臺開始建立模型，再定義材料、單元類型、截面形狀還要兼顧后續(xù)進程。 圖 破碎站右視圖 ，一共有四層的結(jié)構(gòu)：第一層，放置傳送帶，傳送帶把破碎機破碎下來的物料運走， 第二層，放置核心部件破碎機器，第三層和第四層，主要是放置破碎機。最頂層有控制室和起重機。 圖 碎站右視圖 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 碎站鋼結(jié)構(gòu)的彈性模量 E 200000松比 ，質(zhì)量密度 10碎站由支撐件 型鋼和斜支撐 角鋼 組成。在結(jié)構(gòu)離散化時，由于角鋼和其它部位鉸接， 鉸接是具有 相同的線位移，而其角 位移不同。只承受軸向力，而且無其它方向的彎矩，所以 型鋼用梁單元模擬，角鋼用桿單元模擬。 破碎站是由料倉與給料機和破碎平臺與控制室兩部分組成，故分別對這兩部分進行計算。離散后，破碎平臺和控制室共 個單元，其中梁單元 個，桿單元 個，節(jié)點總數(shù) 個，整體限元模型如圖 所示。 圖 碎平臺和控制室有限元模型 這個模型的破碎平臺是主要承載，破碎機自重載荷、最大驅(qū)動扭矩、物料沖擊載荷、上罩和下溜槽自重載荷和破碎機動力載荷等一系列重要載荷的重要部位，采用的支撐件 和斜支撐 (角鋼 )的面積都是最大的，所以在建立模型的過程中，控制單元長度大致是控制室的一半，這樣保證重要部位的精度，同時也符合網(wǎng)格劃分的粗精結(jié)合的基本原則。 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 制室采用的支撐件 H 型鋼和斜支撐（角鋼）的面積都是較小的，主要承載，起重設(shè)備及起重載荷、控制室載荷、走道平臺載荷、結(jié)構(gòu)風(fēng)荷 載等。 破碎站鋼結(jié)構(gòu)立柱底部與基礎(chǔ)相連，故立柱底部按固定端處理，即每根立柱底端的 6個自由度都加以約束。破碎平臺與上部控制室采用鉸接連結(jié)，故破碎平臺與上部控制室在模型中采用特殊的方法進行連接。破碎平臺的重要部分如下 圖 破碎 平臺的有限元模型，共 個單元，個節(jié)點。 在建立模型的過程中 斜支撐 角鋼 的連接處的節(jié)點坐標，應(yīng)該進行必要的記錄和嚴格的控制。最忌諱到后期要建立新的連接的時候，發(fā)現(xiàn)沒有合適的節(jié)點。因為當單元部分建立好的時候，后加節(jié)點，再改單元，修改的工作量將十分巨大。尤其在加載荷以后，加在單元的壓力載荷會因為單元號的改變而移動位置，嚴重情況會導(dǎo)致加的載荷難以再修改，再進行重新加載荷非常麻煩。 圖 碎平臺的有限元模型 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 荷等效計算 要結(jié)構(gòu)截面幾何參數(shù) 破碎站主要結(jié)構(gòu)采用 H 型 鋼梁，截面尺寸如圖 31 所示，各截面橫截面積 A，截面慣性矩 如下。 圖 面尺寸 破碎平臺四根支撐立柱 (400 12 20) A=21520101947 10421340 104I 240 104碎平臺橫梁 (300 12 20) A=1992016750 1049010 104I 198 104 控制室 立柱 (300 8 12) A =9412 16340 1045401 104I 39 104平橫梁 (200 8 12) A =7010 11361 1041601 104I 28 104支撐的橫截面積 125 12： A 2856 75 6： A 864 90 6： A 1044陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 破碎平臺結(jié)構(gòu)載荷 主要結(jié)構(gòu)斷面形式 立柱斷面： 400 12 20 水平梁斷面： 400 12 20、 300 12 20 斜支撐： 2125 125 10、 290 90 6 載荷情況 破碎機自重載荷： 70000碎機動力載荷：垂直載荷系數(shù)：電機側(cè) 電機側(cè) 平載荷系數(shù) :大驅(qū)動扭矩： 50過載扭矩）： 300料沖擊載荷（或堵料載荷）： 12000道平臺載荷：按 500kg/結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載：按 地震載荷：地震烈度 8度 上罩和下溜槽自重載荷： 15000撐結(jié)構(gòu)自重載荷： 25000制室及起重維護結(jié)構(gòu)載荷 主要結(jié)構(gòu)斷面形式 立柱斷面： 300 8 12 水平梁斷面： 200 8 12 斜支撐： 290 90 6 載荷情況 起重設(shè)備及起重載荷： 10000中設(shè)備 5000重量 5000 控制室載荷： 8000道平臺載荷；按 300kg/結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載：按 地震載荷：地震烈度 8度 支撐結(jié)構(gòu)自重載荷： 15000陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 破碎平臺實際等效計算結(jié)果 風(fēng)載荷 數(shù)值 ) 位置： 數(shù)值 ) 位置： 破碎機自重載荷 數(shù)值： ) 位置：非電機側(cè)支撐梁。 數(shù)值： ) 位置：電機側(cè)支撐梁。 數(shù)值： ) 位置：方向與風(fēng)載荷相同，水平作用在支撐梁。 物料沖擊載荷 數(shù)值： ) 位置：破碎機支撐梁。 上罩和下溜槽自重載荷 數(shù) 值： ) 位置：破碎機支撐梁。 起重設(shè)備及起重載荷 數(shù)值： F 35000(N) 位置：控制室頂層橫梁。 控制室載荷 控制室支撐梁， 位置：沿重力方向，在控制室支撐梁與控制室結(jié)合處。 數(shù)值 ) 破碎平臺的走道平臺載荷 。 數(shù)值： ) 位置：控制室頂層橫梁。 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 制室走道平臺載荷 第一層走道平臺長其載荷。 數(shù)值： F ) 位置：如圖 控制室第二層和第三層平臺長相同。 數(shù)值： F ) 位 置：如圖 控制室頂層走道平臺載荷。 數(shù)值： q ) 位置：如圖 圖 碎平臺的載荷 圖 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 限元分析結(jié)果 碎平臺與控制室 整體位移 分析變形是材料力學(xué)中一種重要的應(yīng)變分析（還包括轉(zhuǎn)角等）， 位移計算結(jié)果如下。由于風(fēng)載荷在 頂層的 大位移位于結(jié)構(gòu)頂層，位移值為 破碎平臺頂層的兩根梁，變形也較大，因為它承載起重設(shè)備及起重載荷、控制室載荷、走道平臺載荷、 等，如圖 碎平臺和控制室整體變形 現(xiàn)位置和最大撓度出現(xiàn)的位置相同；由于 最大值為 于破碎平臺頂層的那兩根上，主要由 起重設(shè)備及起重載荷、控制室載荷、走道平臺載荷引起 ； z 于破碎平臺的橫梁上，它是由風(fēng)載荷引起的，所以最小。 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 頂層橫梁結(jié)果 通過觀察整體的彎曲應(yīng)力圖發(fā)現(xiàn)由沿著工字鋼中間平面彎矩引起的最大應(yīng)力部位為 位于破碎平臺頂層的 那兩根上，即與 y 方向的撓度相同。它的 彎矩如圖 的左右兩邊的不對稱性是由于風(fēng)載荷引起的，最小值是 108 N/ 圖 制室 頂層橫梁局部坐標 y 軸的彎矩圖 相對應(yīng)的應(yīng)力為 最大值為 小的值是 現(xiàn)的位置與對應(yīng)的 彎矩出現(xiàn)的位置相同。 圖 制室 頂層橫梁局部坐標 y 軸彎曲應(yīng)力圖 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 破碎機支撐梁 結(jié)果 對于其底部的兩根承載破碎機器的那兩根梁，承載找主要的載荷，雖然有同截面的若干根梁焊接上，并且有大截面的斜支撐，即 保 證大截面工字鋼的四邊型穩(wěn)定性。它的彎矩是 108N/ 圖 制室 頂層橫梁局部坐標 z 軸的彎矩圖 最危險的位置是在與垂直方向上相接觸的那一點上，這里的要接觸兩個大型工字鋼和四個斜支撐，這樣更容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。由于結(jié)構(gòu)的對稱性，兩根鋼梁的最值相同。所以校核一根就可，它的應(yīng)力也是出現(xiàn)在相同的位置，最小的應(yīng)力是 大價值 圖 制室 頂層橫梁局部坐標 z 軸彎曲應(yīng)力圖 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 破碎機立柱 計算結(jié)果 工字鋼的軸向拉伸也是應(yīng)該考慮的，最大的拉力是在迎風(fēng)面的控制室的鉛直梁上，它的最大軸向力，如圖 84919N,對應(yīng)的最大軸向應(yīng)力， 圖 碎平臺 立柱軸向力圖 如圖 ， 現(xiàn)的位置為控制室的鉛直梁與破碎平臺鉸接處。最大的應(yīng)力為 它的值不是很大，但是由于是鉸接處，對于分析還是很有意義的。 圖 碎平臺立柱 軸向應(yīng) 力圖 4 破碎站鋼結(jié)構(gòu)固有頻率分析 沈陽 理工大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 料倉與給料機 的固有頻率和振型圖 模態(tài)分析 用于確 定鋼結(jié)構(gòu) 的固 有頻率。這使設(shè)計工程師們可以避開這些頻率或最大限度地減小對這些頻率上的激勵，從而消除過度振動。 振動模態(tài)分析用于求出結(jié)構(gòu)自然頻率和模態(tài)形狀，也稱固有頻率和主振型。該分析的結(jié)果對于實際工程設(shè)計有關(guān)參數(shù)的選擇（如激振頻率的確定、共振現(xiàn)象的避免與利用等）及進一步的動力分析都很重要，因為結(jié)構(gòu)的基本頻率和模態(tài)信息能夠反映動態(tài)響應(yīng)特性，所以先求出 受料倉與給料機各階的固有頻率，如表 中，不同階數(shù)數(shù)值相同的是復(fù) 根。 模態(tài)分析主要用于決定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。這是結(jié)構(gòu)承受動態(tài)載荷的重要 數(shù)據(jù) ，同時，模態(tài)分析也是其他動力學(xué)分析的起點，例如瞬態(tài)動力學(xué)分析、諧響應(yīng)分析和譜分析的起點。 表 受料倉與給料機 各階固有頻率 (單位： 階 數(shù) 頻 率 階 數(shù) 頻 率 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 節(jié) 通過對 受料倉與給料機的 鋼結(jié)構(gòu) 的有限元動力學(xué)模型的模態(tài)分析，算出了該受料倉與給料機的 鋼結(jié)構(gòu) 的前 20階固有頻率和前 3階振型 圖 。通過振型 圖 和動畫顯示 ，可以很直觀地分析 受料倉與給料機的 鋼結(jié)構(gòu) 的動態(tài)性能，為 受料倉與給料機的 鋼 結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)。前 3階振型 圖 。 沈陽 理工