高效单元组合振动筛结构简化设计
由于高效单元组合振动筛单元筛框的结构十分复杂,一般来说很难建立和现实受载情况一模一样的精准数学模型。因此必须在尽可能的反映筛框结构真实的受力情况下,对筛框结构进行适当的简化和处理,进而建立筛框结构的简化有限元模型。这样不仅能够使得在后续的有限元模型中使用较少的单元和较简单的单元形态,而且还能够在保证计算精准的前提下尽可能的减小计算规模。我们在简化过程中主要考虑以下几个问题:
首先,要正确区分承载件和工艺装饰件这二类构件。由于承载件在实际工作过程中承受载荷,为了能够真实反映筛框结构的应力分布情况,因此在建模过程中必须保留承载件的原始的形状和位置;而工艺装饰件在筛框结构中的作用仅仅是工艺上的美观,并不需要承受载荷,因此在建模过程中可以简化略去。
其次,本振动筛筛框为平面对称结构,激振器安装在左右两块侧板上,载荷也是对称的,因此考虑是否能够利用对称性建立筛框模型的一半来进行有限元分析,从而减小计算规模。一般来说,在静力学分析中利用平面对称性建模来减小运算量是十分有效的手段。由于本论文除了要做静力学分析外,还涉及到动力有限元中的模态分析和谐响应分析。由于机构在动力有限元中振动时的所有参量都是波动的,位置不变并且变形量为零的平面在理论上来说是不存在的,因此为了避免有限元模型的模态丢失以及计算结果的不准确,一般不采用平面对称性建模的手段来建立有限元模型。综上所述,本论文采用建立整体模型进行有限元分析。
应当考虑激振器对筛框结构强度的影响。通过前面可以知道,激振器通过法兰盘用螺栓连接安装在左右两块侧板上,在安装了激振器后,激振器的套管相当于圆横梁一样承受载荷作用。因此,在建模过程中,必须要在筛框结构的基础上加上一根圆横梁以替代激振器的套管。
目前,已有许多工程师学者在振动筛筛框的有限元模型简化方面提出了宝贵的成功经验,我们在模型的简化过程中,在一定程度上参考借鉴了其他的观点,对本模型提出了以下的改进工作和简化措施:
1.略去一些非承载构件及功能构件,例如护板、筛板以及支撑筛板的角钢等。此类构件对筛框结构的应力分布和变形产生影响都很小,可以忽略不计。
2.建模时略去筛框结构上的约束孔和工艺孔。由于筛框结构上的约束孔和工艺孔的孔径一般都较小,对筛框结构强度及刚度影响很小,保留它们将导致划分网格时大量增加划分单元的数目,因此在建模时应当加以忽略。
3.用直角过渡替代筛框结构中的较小圆弧过渡,以便见识有限元模型的计算时间。
4.在筛框结构的基础上加上一根圆横梁以替代激振器的套管。因为在筛框上在安装了激振器后,激振器的套管相当于圆横梁一样承受载荷作用。
5.简化螺栓连接。因为整个模型结构比较复杂,如果多个螺栓连接采用精准分析模型的话,会造成有限元单元数目的急剧增加和局部网格的畸变,导致有限元模型无法求解。