轧机机架有限元优化设计及振动分析

论文摘要

钢铁是工业生产的灵魂,在整个行业的地位举足轻重。社会飞速发展的今天,钢铁企业想要保生存、求发展,就必须提高其产品质量,因而企业对钢铁的制造要求也越来越严格,而轧机系统是保证钢铁质量的最重要一部分,因而对轧机系统的设计和控制提出了一定的要求。由于机架是轧机系统中最重要的零件之一又是一个非更换的永久性零件,也是保证轧机稳定工作及精度保障的重要部件,在轧制过程中不仅要承受轧制力,还有承受强烈的冲击振动,因此机架必须有足够的强度刚度和较好的动态特性。对于轧机机架的设计,首先保证其满足加工工艺的条件,能够使其性能得到相应的改善,并在此基础上,对其进行优化,控制整个机架的制造成本,为今后轧机的设计、制造提供相关数据和资料。本论文对攀钢2050粗轧机机架进行了理论分析与研究。研究的主要内容为:利用Solidworks软件对攀钢2050粗轧机机架进行三维建模,将参数化模型导入到ANSYS Workbench软件中,然后用ANSYS Workbench软件进行有限元分析,对机架的强度和刚度进行计算,得到相应的等效应力云图和总变形云图,找出机架压下螺母孔的内圆角处为应力最薄弱的环节,校核机架的强度与刚度;用ANSYS Workbench软件对机架结构参数进行优化,通过改变机架压下螺母孔的内圆角尺寸来提高机架的强度和机架的刚度,以此来降低机架的应力集中,保证其寿命达到设计值;最后,构建优化后轧机机架的有限元分析模型,通过计算机的分析运算,得出机架低阶的固有频率,还有与之相对应的振型,根据振型图找出机架立柱为受到振动后较为薄弱的部位。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及研究的目的和意义
•   1.2 国内外研究概况
•   1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 攀钢2050粗轧机机架强度和刚度的有限元分析
•   2.1 攀钢2050粗轧机机架的结构及主要技术参数
•   2.2 传统研究机架强度和刚度的方法
•     2.2.1 机架强度计算
•     2.2.2 机架刚度计算
•   2.3 轧机机架强度和刚度的有限元分析
•     2.3.1 建立机架有限元模型
•     2.3.2 网格划分
•     2.3.3 确定约束及施加载荷
•     2.3.4 主机架应力分析
•     2.3.5 主机架刚度分析
•   2.4 本章小结
• 第3章 攀钢2050粗轧机机架结构参数优化
•   3.1 优化方案设计
•   3.2 输入输出变量设置
•   3.3 优化计算
•   3.4 优化设计分析
•   3.5 本章小结
• 第4章 攀钢2050粗轧机机架模态分析
•   4.1 主机架模态分析
•     4.1.1 模态分析设置及求解
•     4.1.2 扩展模态及观察结果
•     4.1.3 主机架各阶典型模态结果分析
•   4.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曹帅

导师: 陈志刚

关键词: 轧机,机架,有限元分析,优化设计

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,金属学及金属工艺,工业通用技术及设备

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TG333;TB115

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.005468

总页数: 51

文件大小: 3633k