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直线振动筛筛箱有限元模型单元的选取
2013-05-25 16:07:18 来源: 中国振动机械网

   振动筛可以看作是空间板梁组合结构,许多振动筛在研究中大都采用壳单元和梁单元进行网格划分,这样可以减少单元和节点的数目,在分析时缩短计算时间。但是,由于梁单元在有限元模型中被抽象成一条直线,横梁与侧板的接触面也被简化为一个点,这样会导致接触部位的应力值急剧增大,计算结果不准确。采用实体单元就会避免上述问题的出现,而且对于横梁法兰的筋板以及加强筋等部位也能得到很好的模拟。根据直线振动筛各部件的特点,本文选用实体单元SOLID187、弹簧单元C0MBIN14、点质量单元MASS21对模型进行网格划分。

1 实体单元SOLID 187

SOUD187单元是一个高阶310节点固体结构单元,SOLID187具有二次位移模式,可以更好的模拟不规则的模型(例如通过不同的CAD/CAM系统建立的模型)。每个单元包含10个节点,每个节点在X、 Y、 Z3个方向上有平移自由度,单元可适应塑性、超弹性、应力刚化、蠕变、大变形和大应变能力

2 弹簧单元C0MBIN14的模拟

对于支撑振动筛的四组橡胶弹簧,本文通过弹簧-阻尼单元C0MBrN14进行模拟。C0MBIN14单元能够实现轴向拉压和扭转,轴向的C0MBIN14单元只具有一维的拉伸或压縮,不考虑弯曲和扭转,每个节点有X、 Y、 Z三个方向的移动自由度,扭转的C0MBIN14单元只具有纯扭转的功能,不能进行轴向拉压,属于纯扭转单元。振动筛的运动形式为平面运动,按照直线振动筛的受力,筛箱应沿激振力方向做直线振动,但在工作过程中振动筛会受到很多不确定因素的影响,致使筛箱可能产生三维空间的运动,所以有限元模型必须考虑弹簧的横向刚度。本文通过建立横向弹簧单元来模拟橡胶弹簧横向刚度,而且在划分弹簧单元时,要注意一条线上单元的个数,如果一条线上划分两个或多个单元就相当与有两个或多个单元串联。本文在划分弹簧单元时直接通过两个节点创建弹簧单元。该模型共建立了 8个弹簧单元,4个轴向弹簧单元,4个横向弹簧单元。轴向弹簧单元的刚度为264600N/m,横向弹簧单元的刚度为 '88200N/m,是轴向刚度的1/3。本文对筛箱包括弹簧支撑管梁采用SOLID187单元划分。由于橡胶弹簧与支撑管梁之间是通过抱箍相连接,所以弹簧单元与弹簧支撑管梁连接时采用创建刚性区域法,通过在支撑管梁的中心建立的主节点创建,MASS21单元用来表示具有质量的点元素,有六个方向的自由度,每个方向可赋予不同的质量和转动惯量。本文通过MASS21单元来模拟每组激振器偏心轮质量,单元质量为51.5Kg,共4个偏心轮点质量单元。另外,支撑管梁建立刚性区域的中心节点也是通过点质量单元创建,质量几乎可以忽略。

篩箱模型材料属性设置

在对筛箱进行动力学分析时,需要对模型赋予材料属性。本文所研究的筛框模型中,大部分部件所用的材料为20g,加强筋所用的材料为Q235,弹簧支撑管梁的法兰盘与筋板采用Q345。为了更好地模拟篩箱的实际受力情况,本文按照三种材料属性进行设置。

筛箱的边界约束

本文中筛箱的轴向与横向弹簧通过公共节点连接在一起,作为弹簧支撑管梁的中心

主节点,另一端采用全约束。

筛箱有限元模型

按照以上单元类型、实常数、材料属性以及边界条件的设置,经划分网格后得到振

动篩筛箱的有限元模型该模型共有235269个实体单元、8个弹簧单元、8个质量单元。

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