大型静电除尘装置主体钢结构的有限元分析.pdf

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1、第32卷第1期辽宁科技大学学报V0I．32No．12009年2月JournalofUniversityofScienceandTechnologyLiaoningFeb．，2009大型静电除尘装置主体钢结构的有限元分析高洋，王桂东(1．辽宁科技大学高等职业技术学院，辽宁鞍山114051；2．鞍山技师学院冶金分院，辽宁鞍山1140O2)．摘要：利用大型通用有限元分析软件ANSYS，对某型号静电除尘装置主体钢结构建立有限元模型，并对模型进行了有限元分析，研究了在各种载荷共同作用下主体结构应力(应变)以及位移(变

2、形)情况。结果表明，分析计算具有较高的精度，所建模型和采用的计算方法合理，可进一步用于电除尘器结构的优化设计。关键词：电除尘器；结构分析；有限元；ANSYS中图分类号：TU834文献标识码：A文章编号：1674—1048(2009)01．0017—04随着社会对环境保护问题的日益关注，为了创造一个良好的生态环境，国家要求大中型企业的大气排放要求要达到欧美发达国家的排放水平。为了达到这一排放水平，各企业必须采用高效的除尘设备。除尘设备不仅是一种辅助设备，它对企业产品的质量和产量、生产运作费用、生产员工的安全以

3、及设备的维护保养起到关键性的作用nj。国内除尘设备钢结构理论设计计算起步晚，大多仍以经验半经验进行设计，设计单位为了保证结构的强度、刚度及稳定性要求，采用过于保守的设计方案，安全系数过大，设计的结构耗材过大，以至使主体结构关键部件技术性差，产品从外形、成本等方面考虑缺乏市场竞争力，影响其结构的经济性和观赏性，与国外同类产品相比市场竞争力不强J，严重影响了企业的经济效益。1电除尘设备主体钢结构的有限元模型电除尘器是一种大型除尘设备，其结构一般由壳体、框架和附件等几大部分组成。其中，框架主要包括顶梁、底梁和支撑

4、等；壳体包括壁板、热顶和冷顶。附件包括进口喇叭和出口喇叭。本文利用有限元分析软件ANSYS，对某型号静电除尘装置主体钢结构建立数学模型，并对模型进行有限元分析。根据本型号电除尘器结构的特征，首先对模型进行简化。其中，一些不承载的构件予以省略，其自重作为总体结构载荷的一部分予以考虑。这种简化对该区的应力分布有局部影响，但对整个结构的受力无明显影响。其数学模型如图1所示。考虑到整个结构的具体情况，模型采用出口SHELL63和BEAM188的板一梁组合模型。如果用喇叭壁板3一D实体模型建模，则对后续的计算与优化则

5、需耗费大量的计算资源。在选择单元类型时分别选用AN一灰斗SYS软件中4节点(j，J，K，L)单元SHELL63，每腻个节点有6个自由度，用其来模拟钢板；采用3节点图1电除尘器的数学模型二次线性单元BEAM188，每个节点也有6个自由Fig．1Mathematicmodelofelectricaldustprecipitator度，根据角钢或工字钢的实际尺寸来定义截面尺寸。单元屙眭选择单元类型Beam188自定义梁截面18个，She1163实常数3个，。收稿日期：200—10—27。作者简介：高洋(1981～

6、)，男，辽宁铁岭人。·l8·辽宁科技大学学报第32卷钢结构选用Q235号钢，材料的杨氏模量为210MPa，密度为7850kg／m，泊松比为0．3。在网格划分前需对模型的不同部分分配单元属性。单元属性分配完以后，即可对整个模型进行网格划分。在进行网格划分以前，需要对网格划分进行控制，采用映射网格和自由网格划分相结合。映射网格单元有明显的规则形状，但限制面为四边形，只是用于规则的面，所以需要对构件进行规则划分然后Glue；自由网格无单元形状限制，网格不遵循任何模式，适于对复杂形状的面划分网格。对于形状规则的SL

7、L63面单元，如壁板、冷顶和热顶，采用映射网格，限制为四边形单元。对于形状不规则的SHELL63面单元，如进、出口喇叭和灰斗等，需要首先对其进行规则划分，划分后规则的面单元仍然采用影射网格划分，对于起边界处不规则部分的面单元，则采用自由网格划分。单元是BEAM188的线单元，相应地按照相邻的面单元划分的网格尺寸来划图2电除尘器的有限元模型分网格，确保面与线所连接处的节点是一一对应的。2Finiteelementmodelofelectricaldustprecipitator网格化后的有限元模型如图2所示。

8、2施加约束条件和载荷结构设计应对在使用过程中在结构上可能出现的载荷按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行载荷组合，并取最不利的效应组合进行设计。对于基本组合，载荷效应组合应从下列组合值中取最不利的值确定：(1)有可变载荷效应控制的组合S7~；Sc+sn+5(1)K，(2)由永久载荷效应控制的组合S=7GS~；+sQ(2)K，，式中：7c为永久载荷分项系数；7Q为第i个可变载荷分项系数；S为按永久载荷标准值G