基于abaqus钢水罐回转台整体结构有限元研究

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1、基于ABAQUS钢水罐回转台整体结构有限元研究摘要：采用SolidEdge三维建模软件ABAQUS非线性有限元软件对150t钢包回转台进行了三维实体建模和有限元计算分析。通过对该钢包回转台回转臂结构的有限元计算分析，为回转台的设计、改进提供了技术指导。该钢包回转台建成投产后产生的位移与有限元结果相符合，表明建立的模型合理，体现了数值建模（CAE）和有限元分析在回转台设计中的重要价值。关键词：包回转台；CAE；有限元分析中图分类号：TF321.5文献标识码：ALadlerotaryOverallstructurebased

2、onABAQUSfiniteelementanalysisWANGLl-donglWANGXue-zhil(1PhysicsandElectricalEngineering，HexiUniversity,Zhangye734000,GansuProvince,China)Abstract：SolidEdge3DmodelingsoftwareABAQUSnonlinearfiniteelementsoftware150tladleturretofathree-dimensionalsolidmodelingandfini

3、teelementcalculationandanalysis.Calculatedbytheladleturretslewingarmstructureofthefiniteelementanalysis，andprovidetechnicalguidancefortheturretdesign,improved.TheladleturretAfterthecompletionofthedisplacementfiniteelementresultsareconsistent，indicatingthatthemode

4、lisreasonableandreflectsthenumericalmodelingandfiniteelementanalysis(CAE)turretdesignvalue.Keywords：Ladleturret；CAE；FiniteElementAnalysis0前言钢包回转台位于炼钢跨和连铸跨之间，其转臂从炼钢跨一侧的吊车接受钢包，旋转180°将钢包转到浇注位置。与此同时，在回转台的另一侧转臂可以吊放上另一个钢包，这样转臂旋转半周就能更换钢包，连续地向连铸机供应钢水［1］。钢包回转台为冶金工业的特大型设备，

5、其结构紧凑、机构复杂，是连铸机中的关键设备之一。钢包回转台在生产过程中的安全问题是设计中要考虑的首要问题，因此，设计过程中必须对结构的强度进行计算分析，为结构的改进和完善提供技术支持。由于钢包回转台结构的复杂性，采用传统的简化分析方法难以准确地对其应力状态进行分析，有限元方法为解决这一问题提供了有效途径。虽然国内已有一些关于回转台有限元分析的报道［2-5］，但这些工作均限于对局部结构的分析，且采用的计算模型过于简单。本文在充分分析钢水罐回转台的结构和工作原理的基础上，在SolidEdge中建立每一个零部件的三维实体模型，

6、并完成结构的组装。通过SolidEdge和ABAQUS/CAE的数据接口，将在SolidEdge中建立的几何模型导入ABAQUS/CAE,然后在ABAQUS/CAE中建立有限元模型，最后利用ABAQUS有限元计算分析模型完成钢水罐回转台整体结构的有限元分析。1三维实体几何模型的建立根据钢包回转台各零部件的平面设计图，在SolidEdge中创建每一个零部件的三维实体模型。在建立完各零部件的三维几何模型后，按设计总装图进行组装，形成总体结构。在实际结构中，很多零部件预留有焊接坡口，为了简化，在SolidEdge中建立三维模型

7、时，考虑到相邻零部件之间连接的关系，对焊接坡口进行了简化处理。通过三维实体建模，能及时发现并纠正一些设计中的错误（如图1所示）。2钢包回转台有限元模型的建立利用SolidEdge和ABAQUS/CAE之间的数据接口，将在SolidEdge中建立的钢包回转台三维实体模型导入ABAQUS/CAE中，完成有限元建模。钢包回转台由大量的钢板焊接成型，存在大量的焊缝。由于零部件多，结构复杂，不对焊接区域作专门的处理，也不考虑底座和地基的螺栓连接，模型中略去底座上的地脚螺栓孔。最后，对轴和轴承进行了简化处理，略去了其结构细节2所示为

8、从SolidEdge导入ABAQUS/CAE,并经过修复后的钢包回转台的几何模型。该钢包回转台采用16Mn板材制造，其材料的性能参数如表1所示。在ABAQUS/CAE中将这些参数赋给各零部件模型。模型的位移约束条件为回转臂的根部固定约束，如图3所示，回转臂六个表面六个方向的自由度。整体结构所受载荷钢包重力载荷。包括两