数值计算20 mn重型液压机的分析框架预应力钢丝缠绕的两倍gydF4y2Ba
- 1gydF4y2Ba东北林业大学工程技术学院,哈尔滨,中国gydF4y2Ba
- 2gydF4y2Ba华侨大学机电一体化和自动化学院,福建,厦门,中国gydF4y2Ba
- 3gydF4y2Ba汽车工程学院,黑龙江科技学院,哈尔滨,中国gydF4y2Ba
预期的液压机框架部分预压效果(上/下半圆形的梁和柱),通过缠绕钢丝预应力直接相关的可靠性和液压机的正常安全运行。液压机柱的变形(HPC)是一个重要的指标最优的预压效果液压机。这个项目的新颖性是突破一个瓶颈技术,连续累积变形下的液压机列七时变步骤是至关重要的问题特别是在理论上计算出20 MN double-frame液压机与预应力使用不稀罕。实体模型与预应力框架是预先设计的3 d软件,和两种模拟方法,等效压力加载和等效温度加载,用于模拟和分析的连续累积变形HPC在每一步Ansys Workbench软件。通过对比变形和误差分析在上面的三个案例中,验证了两种仿真方法的可行性,从而导致每种方法的优点和缺点,以指导后续的设计。gydF4y2Ba
1介绍gydF4y2Ba
工业化的快速发展,大型锻压设备已广泛应用于航空、航天、运输、国防和军事领域,gydF4y2Ba等。gydF4y2Ba它已成为一个国家的制造业水平的一个重要指标和工业发展能力(gydF4y2Ba朱et al ., 2002gydF4y2Ba;gydF4y2Ba魏et al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2Ba李et al ., 2017gydF4y2Ba;gydF4y2Ba阴et al ., 2021gydF4y2Ba;gydF4y2Ba王、陈,2022年gydF4y2Ba)。与传统的大型四柱压力机相比,预应力缠绕钢丝(西南偏西)按疲劳强度高的优点,高承载能力,也没有突然的失败,因此,预应力王绍伟按已被用于越来越多的工业领域(gydF4y2BaChukwulozie et al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2BaAdesina et al ., 2018gydF4y2Ba;gydF4y2BaReddy et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2BaTazoe et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba董et al ., 2020gydF4y2Ba)。目前,预应力的设计按西南偏西仍然是基于传统的力学方程和理论模型计算确定结构尺寸参数和绕组按过程中,虽然有一定的结构性差异实际生产印刷机和理论模型,导致计算结果与实际值的偏差。随着计算机计算能力的持续改进,基于有限元分析的计算机模拟方法已经越来越多的使用在各个领域的分析和计算gydF4y2Ba朱et al ., 2012gydF4y2Ba;gydF4y2BaZhang et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2BaAmiolemhen Ogie, 2019gydF4y2Ba;gydF4y2Ba伊姆兰et al ., 2019gydF4y2Ba;gydF4y2BaStishov 2019gydF4y2Ba)。使用有限元分析软件进行力学分析和计算按可以模拟实际的模型和实际工作条件更实际,结果更准确(gydF4y2BaFulland et al ., 2008gydF4y2Ba;gydF4y2Ba段和吴,2014gydF4y2Ba;gydF4y2Ba卢和朱,2018年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
预应力王绍伟过程的关键技术是预应力出版社。的标准测量过程是否符合标准的垂直变形后的HPC王绍伟预应力。本文理论计算、仿真分析的等效压力加载方法和冷却和增压的仿真分析方法,和三个值进行比较和分析获得HPC在垂直方向的变形,并验证了两种仿真方法的可行性。gydF4y2Ba
2列变形的理论计算预应力西南偏西gydF4y2Ba
列的变形的20 MN double-frame预应力王绍伟新闻在垂直方向根据现有的理论计算公式。预加载的允许值的因素gydF4y2BaηgydF4y2Ba新闻是gydF4y2BaηgydF4y2Ba= 1.2±. 01,理论和模拟值之间的误差HPC在垂直方向的变形是在5%。gydF4y2Ba
2.1结构尺寸参数gydF4y2Ba
众所周知,上部和下部的宽度半圆梁的单帧20 MN双框架预应力王绍伟压力机是1190毫米,半径是1225毫米,列的宽度是1190毫米,厚度为350毫米,长度是3880毫米王绍伟躺在每一层的数量是176,和西南偏西的扁钢电线的长度是5毫米,宽度是1.5毫米的基本框架模型的尺寸参数如图所示gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
钢丝的缠绕方法与变量张力分为七个步骤,每一步的层数是5,6,8,9,12、14和15,所以层钢丝的总数是69,允许的钢丝张力是1000公斤。材料参数的上、下半圆梁、柱和电线所示gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
2.2计算的紧张和预加载西南偏西gydF4y2Ba
从框架的基本参数可以通过情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba刚度的数量比68年西南偏西的HPC (gydF4y2BaZhang et al ., 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
在那里,gydF4y2Ba
在那里,gydF4y2Ba
然后预加载力gydF4y2Ba
在那里,gydF4y2Ba
根据上述方程式的基本参数gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,每一步在绕组的线张力、预加载力应用于绕组后,每一步每一步的变形在垂直方向缠绕完成后的累积变形HPC所示gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
从计算中gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba,总预加载力值大小结业后七个步骤是.883 11951吨。由于本文研究对象分析20 MN双框预应力缠绕机,预压的因素gydF4y2Ba
预压的因素是在允许的范围内,参数设置是合理的。gydF4y2Ba
3等效压力加载HPC变形计算gydF4y2Ba
在完成的预拉伸线绕组的框架,框架的上下半圆梁将受到统一的西南偏西的压力,进而将力量转移到HPC和使它变形。因此,框架的有限元分析的预张条件将通过应用等效压力进行上、下半圆梁和使用Ansys软件获取变形值的手持电脑。自HPC在垂直方向的变形计算理论计算,HPC在垂直方向的变形结果应该检查有限元分析计算完成后,然后与理论计算结果进行分析。gydF4y2Ba
3.1等效压力计算gydF4y2Ba
本文框架上的预加载力绕组每一步计算后,和结业后生成的预加载力之间的关系gydF4y2Ba我gydF4y2Ba步骤和压力gydF4y2Ba
在那里,gydF4y2Ba
总压强gydF4y2Ba
在那里,n是绕组的数量的步骤。gydF4y2Ba
从方程式计算gydF4y2Ba6gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba7gydF4y2Ba表明,压力的大小包装后的上、下半圆梁n步骤所示gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
3.2变形计算的高性能计算gydF4y2Ba
西南偏西的完整模型20000 t double-frame预应力按所示gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba,但由于计算的框架分析和理论模型在理论计算,仿真模型应确保符合理论模型以确保理论和仿真计算的结果具有可比性。gydF4y2Ba
媒体模型简化和3 d建模软件,和123只保留框架模型,建模完成后如图所示gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
在这个话题,HPC的变形模拟和计算通过直接施加等效压力接触表面的上、下半圆梁和钢丝,钢丝的结构有限元分析时不考虑。每个框架的结构设置的材料,和上、下半圆梁之间的接触关系和HPC设置摩擦接触,摩擦系数为0.3。gydF4y2Ba
在HPC的变形的理论计算,计算HPC在垂直方向的变形,而在HPC的有限元分析,不仅因为HPC产生垂直方向的变形,但也发生弯曲变形,导致任何截面的HPC在垂直方向的垂直变形是不同的。因此,为了使垂直变形理论计算值之间的比较分析和仿真计算值有参考意义,中间部分表面被创建gydF4y2BaygydF4y2Ba方向HPC的建筑几何在Ansys软件,然后HPC变形的合成价值的合成价值gydF4y2BaygydF4y2Ba在本节中方向变形。gydF4y2Ba
自加载框架是完全对称的和无约束的条件,有必要打开弱弹簧限制自由度刚体在解决方案的设置。在解决方案设置,七加载步骤集,对应的压力值的上、下半圆梁结业后七个步骤的钢丝,然后输入相应的压力值的接触表面上、下半圆梁和钢丝,分别,然后解决方案开始。gydF4y2Ba
在最后时间步,总框架的变形作为一个整体被视为所示gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba和垂直变形的HPC y-directional部分所示gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
从分析gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba,它可以获得整体框架变形向内收缩,结果是对称的,和变形趋势符合实际情况;从分析gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba,它可以获得的变形上部和下部的HPC的中间部分gydF4y2BaygydF4y2Ba方向基本上是相同的,变形方向相反,数据合理,最大变形是1.2975 + 1.299 = 2.5965 mm理论计算值是2.651毫米,那么它的误差值是:gydF4y2Ba
从情商的计算。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba理论和模拟值之间的误差最终HPC的变形后的垂直方向蜿蜒的七个步骤为2.112%,小于5%的容许误差,误差是在可接受的范围之内的。gydF4y2Ba
此外,HPC在垂直变形值的中间部分gydF4y2BaygydF4y2Ba方向下七个加载步骤与理论值相比阅读和获取错误加载后的每一步所示的理论值gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba。为了使分析更直观的数据,根据数据图是画一条线gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba所示gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
从分析gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba和gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba,它可以获得的理论变形HPC和模拟变形通过压力加载基本上是相同的每一步加载完成后,和误差值在2.0%左右,这是非常小的。因此,该模拟计算方法模拟线绕组的压力荷载是可行的。gydF4y2Ba
4在HPC变形等效温度荷载的计算gydF4y2Ba
这个主题模拟在框架上的预先系紧影响钢丝结业后通过直接应用等效压力接触表面的上、下半圆梁和钢丝。因此,钢丝结构时必须考虑使用有限元方法来模拟新闻工作条件的计算按结构的性能。框架的上部和更低的半圆梁受到拉伸钢丝。因此,如果钢丝结构将被忽略,上下半圆梁缺乏约束,限制其刚体位移,不能计算。因此,当使用有限元方法来模拟新闻工作条件的,必须考虑钢丝结构计算按结构的性能。gydF4y2Ba
然而,很难直接通过有限元分析方法模拟实际绕线过程,因此有必要找到一个等价的方法来模拟导线绕组。基于大多数材料热膨胀和收缩”的性质,在框架上的预先系紧影响线可以通过应用一个等价的低温模拟加载线的线收缩,而其他的框架结构仍然是在室温下,一个名为冷却和增压的方法(gydF4y2BaLei et al ., 2018gydF4y2Ba)。因此,这个主题将模拟在框架上的预先系紧影响钢丝绳通过模拟这等效温度加载方法。gydF4y2Ba
4.1等效温度计算gydF4y2Ba
如果我们想同样模型的预加载线的等效温度荷载,我们必须知道等效温度应用于电线。温度和结构应力之间的关系的方程被称为(gydF4y2BaOkolie et al ., 2020gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
在那里,gydF4y2Ba
然后等效温度的值gydF4y2Ba
在那里,gydF4y2Ba
为每个步骤应用于钢丝绳的张力计算在这个主题是代入方程(10)以获得等效温度结果应用到每一步的线所示gydF4y2Ba表5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
4.2变形计算的高性能计算gydF4y2Ba
当预先系紧线绕组对框架的影响由等效温度加载模拟,它是一个巨大的非线性解问题,因为第一层线与框架的摩擦接触,和线也与线摩擦接触,和电线铺设在每一层,共有79层。因此,它是不现实的模拟线绕组的预张拉效果完全根据实际情况,和一些简化和处理解决方案的模型是必要的。gydF4y2Ba
首先,线模型简化,从等效温度的值加载线的每一个步骤是相同的,每个步骤的线是线的简化为一层,共七层线建模。其次,由于模型是对称的从前到后,从左到右,四分之一的解决方案的模型被计算和对称约束应用于对称面。最后,线与线之间的接触表面,线和框架之间的接触表面,和接触表面之间的上、下半圆梁和HPC设置摩擦接触。因此,当设置摩擦接触,我们需要设置界面治疗适应触摸使摩擦直接生效,以抵消收缩所产生的模型的差距钢丝绳的摩擦系数设置为0.3。gydF4y2Ba
4.2.1解决方案准备设置gydF4y2Ba
模拟预加载的影响线绕组的等效温度加载需要解决整体模型的温度场结果之前计算的结构框架的结果,所以这个问题是一个热力学耦合双物理场耦合的问题。自负载加载框架是完全对称的,无约束,有必要打开弱弹簧限制的自由度刚体时解决设置。应该注意的是,由于本文模拟了线等效温度加载预压收缩,也是一个获得的温度场等效温度场,因此,当加载等效温度、等效温度应该应用于框架上的所有节点和线,不仅在其表面,这之间的热传导现象发生结构和结构。最后,相对应的等效温度gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba应用在每一步的钢丝,和上、下半圆的应用框架的梁和钢丝的室温22°C,然后执行解决方案。gydF4y2Ba
4.2.2查看和分析结果gydF4y2Ba
解决方案完成后,结果的总体框架所示的温度场分布gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba线温度场分布,结果所示gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
分析gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba直观地看到,通过等效温度加载,钢丝绳产生收缩效应,然后向内压缩框架,使其收缩,变形结果是对称的,这表明,等效温度加载仿真可以模拟钢丝绳的收缩效应;分析gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba获得,HPC的gydF4y2BaygydF4y2Ba方向的中间部分的上下两端变形基本上是相同的,变形方向相反,数据合理,最大变形是1.276 + 1.278 = 2.554(毫米),与理论计算值为2.651(毫米),然后误差值:gydF4y2Ba
从情商的计算。gydF4y2Ba11gydF4y2Ba理论和模拟值之间的误差最终HPC的变形后的垂直方向蜿蜒的七个步骤为3.659%,小于5%的容许误差值,误差是在可接受的范围之内的。进一步计算的变形值HPC在垂直的中间部分gydF4y2BaygydF4y2Ba方向绕组每一步完成后,比较分析与理论价值理论之间的误差值和加载每个步骤所示的价值gydF4y2Ba表6gydF4y2Ba。更直观的数据分析,根据数据图是画一条线gydF4y2Ba表6gydF4y2Ba所示gydF4y2Ba图9gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
从分析gydF4y2Ba表6gydF4y2Ba和gydF4y2Ba图9gydF4y2Ba,它可以推断的理论变形HPC基本上是一样的模拟冷却和增压加载的变形。虽然每一步的错误价值波动,容许误差值小于5%,所以这个模拟等效温度荷载的计算方法来模拟导线绕组是可行的。gydF4y2Ba
进一步分析表明,误差值往往会降低,然后增加。为了更清楚地看到错误值的变化,直观地说,它是专门规定,当模拟值小于理论值,误差值是负的,误差值是正的。本条例会导致错误的比较分析不同的加载方法计算了两种不同的模拟方法,压力加载和等效温度加载,如图所示gydF4y2Ba图10gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
从分析gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,误差值获得的等效压力加载小和一致的。这是因为压力加载仿真过程不同的步骤只改变压力值的大小,而不改变其他条件,所以错误值,但误差值获得的等效温度加载方法显示了第一个积极的趋势,然后逐渐变得消极。这是因为随着绕组步骤的数目增加,电线的数量增加,进而导致增加之间的摩擦接触对电线的数量。因此,在预先系紧线过程中,还必须克服线与线之间的切向摩擦。接触越多,更多的工作将克服摩擦力在预先系紧,导致钢丝张力小于理论值,误差值各不相同,但误差值是在容许误差值的5%,这并不影响实际的工程应用。gydF4y2Ba
5实验验证20 MN预应力西南偏西gydF4y2Ba
两种仿真方法的可行性证明。因此,建立了完整的模型框架的三维软件,和垂直的中心部分的垂直变形HPC的两种仿真方法计算等效压力加载和等效温度加载,以及由此产生的累积变形值结业后每个步骤所示gydF4y2Ba表7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
卷绕过程用于风力计算框架。在导线绕组结构,变形后的HPC绕组由测量员测量并记录每一步所示高精度卷尺gydF4y2Ba表8gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
我们可以看到gydF4y2Ba表7gydF4y2Ba和gydF4y2Ba表8gydF4y2Ba的线路图,累积变形的HPC 3例所示gydF4y2Ba图11gydF4y2Ba。的分析gydF4y2Ba图11gydF4y2Ba显示,模拟值和实际测量值在两种模拟方法适合,但随着绕组层的增加,实际测量值相对小于模拟价值和理论价值。这是因为在卷绕过程中钢丝绳,钢丝绳之间也要克服的工作摩擦,导致钢丝绳的张力的相对减少,进而导致HPC的变形很小,但是这么小的差异不会影响实际的工程应用。gydF4y2Ba
根据本文设计的参数,该网站对预应力框架的施工图所示西南偏西gydF4y2Ba图12gydF4y2Ba,最终设计的物理图20 MN预应力王绍伟按所示gydF4y2Ba图13gydF4y2Ba。多年来,用户使用它和新闻框架是状况良好。gydF4y2Ba
6结论和讨论gydF4y2Ba
这一主题提出了突破绕组预紧应力分析技术的钢丝(西南偏西)领域的双帧液压机。与前面讨论的数值计算和仿真分析,可以得出以下结论:gydF4y2Ba
1)在20 MN double-frame液压机与预应力王绍伟作为研究对象。理论计算表明,液压机列的变形(HPC)在垂直方向的前提下满足预加载系数要求。gydF4y2Ba
2)在软件Ansys Workbench,两种不同的加载方法(等效压力加载和等效温度加载)是用来模拟预应力框架,西南偏西的预紧效果和垂直变形值的HPC在垂直中心部分推导出每个绕组步骤后,并与理论价值和误差进行分析,以阐述以下结论:gydF4y2Ba
2.1)使用Ansys中的等效压力和温度加载方法,结果与理论值之间的误差在5.0%以内,满足误差要求。gydF4y2Ba
2.2)等效压力加载方法只应用于模拟液压机的预加载条件,当模拟双帧的工作条件,考虑到不完全约束,上、下半圆梁产生小的刚体位移,这是难以解决和计算准确,有效温度的验证是通过现场实验证明的。gydF4y2Ba
2.3)本研究进一步表明,本文采用的两种仿真方法是实际可行的液压机工程应用,有一定的指导意义,提高预应力西南偏西的过程。gydF4y2Ba
数据可用性声明gydF4y2Ba
最初的贡献提出了研究中都包含在本文/辅料,可以针对相应的作者进一步询问。gydF4y2Ba
作者的贡献gydF4y2Ba
贡献每个作者的手稿:XW主要负责撰写的手稿,并主持全面工作的组织,如纸的结构和日常接触。他负责编辑的图和参考集合的手稿。YZ负责手稿的数值模拟和算法分析。YW负责编辑和写作的语言逻辑的手稿。gydF4y2Ba
资金gydF4y2Ba
研究主题是博士科研启动基金项目的黑龙江科技学院(批准号2020 bj06 YW, HLJIT),黑龙江省自然科学基金项目(批准号LH 2019 e114 Baixue傅HLJIT)的基本科研业务费用(创新团队类)项目的黑龙江工程学院(批准号2020 cx02 Baixue傅,HLJIT),创新人才的双重First-Class-Cultivation特别项目(批准号000/41113102,阮Jiafu NEFU),森林非营利行业的特殊科学研究基金(格兰特No.201504508),黑龙江科技学院的青年科学基金(批准号2015 qj02),中央大学和基础研究基金(批准号2572016 cb15)。gydF4y2Ba
确认gydF4y2Ba
作者要感谢东北林业大学(NEFU),黑龙江理工学院(HLJIT),哈尔滨工业大学(打击)的支持。gydF4y2Ba
的利益冲突gydF4y2Ba
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba
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关键词:gydF4y2Ba液压机、预应力单液压机、双框架柱变形、数值计算、仿真分析gydF4y2Ba
引用:gydF4y2Ba王张Y, X和Y (2023) 20 mn重型液压机数值计算分析框架预应力钢丝缠绕的两倍。gydF4y2Ba前面。动力机械。英格gydF4y2Ba8:1086124。doi: 10.3389 / fmech.2022.1086124gydF4y2Ba
收到:gydF4y2Ba2022年11月01;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2022年12月12日;gydF4y2Ba
发表:gydF4y2Ba2023年1月04。gydF4y2Ba
编辑:gydF4y2Ba
Chitarajan公司gydF4y2BaVikram Sarabhai航天中心,印度gydF4y2Ba版权gydF4y2Ba©2023张,王,王。这是一个开放分布式根据文章gydF4y2Ba知识共享归属许可(CC)。gydF4y2Ba使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。gydF4y2Ba
*通信:gydF4y2BaXigui王gydF4y2Bawxg1972@nefu.edu.cngydF4y2Ba;狮头,王gydF4y2Bawyr20091207@126.comgydF4y2Ba