【正文】 移列陣 后，再根據(jù)單元結(jié)點(diǎn)的編號(hào)找出對(duì)應(yīng)于單元的位移列陣，將代入（ 13）式就可求出各單元的應(yīng)力分量值。所有我們需要看到的只是一個(gè)是或否的答案，這不是通常那種情況。眾所周知，非線性問題的求解是很復(fù)雜的，它不僅涉及到很多專門的數(shù)學(xué)問題，還必須掌握一定的理論知識(shí)和求解技 巧，學(xué)習(xí)起來也較為困難。 (6) 軟件開發(fā)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合 根據(jù)有限元軟件在裝備行業(yè)的應(yīng)用情況 ,有限元軟件之間的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合必將更加有效推進(jìn)有限元技術(shù)的應(yīng)用 ,隨著數(shù)值模擬軟件的商業(yè)化和軟件公司開發(fā)方向的專中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 業(yè)化 ,各數(shù)值模擬軟件公司將會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的局面 ,以解決復(fù)雜裝備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造難題。隔爆型電氣設(shè)備的標(biāo)志為‘ d’，為了實(shí)現(xiàn)隔 爆外殼耐爆和隔爆性能，對(duì)隔爆外殼的形狀、材質(zhì)、容積，結(jié)構(gòu)等均有特殊的要求。 第 3 章 變頻器的工作原理 變頻器簡介 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電源變中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源 [2]。對(duì)于供電線路來說，由于諧波的作用，惡化了電網(wǎng)質(zhì)量指標(biāo)，降低了電網(wǎng)的可靠性，增加了電網(wǎng)損失，縮短了電氣設(shè)備的壽命。 在交流電機(jī)調(diào)試方式中，變頻器調(diào)速既能實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速又能節(jié)能，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。 第 4 章 變頻柜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 機(jī)械負(fù)載與電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性種類 變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，一定要了解系統(tǒng)配制，工作方式，環(huán)境，控制方式，客中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 戶具體要求具體系統(tǒng)分新設(shè)計(jì)系統(tǒng)還是舊設(shè)備改造系統(tǒng)。 3．恒功率負(fù)載。 3. 電路控制路設(shè)計(jì)。 （ 1） 確定機(jī)械負(fù)載特性： （ 2） 確定電機(jī)特性 : （ 3） 根據(jù)以上條件和實(shí)際客戶的需要，對(duì)下列電器元件取舍 : ，根據(jù)電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，選配。是非常重要的 ,一般強(qiáng)電電纜用帶屏蔽電纜，電纜及屏蔽層用金屬卡固定安裝底板上，也有的加裝屏蔽金屬環(huán)，抗干擾。 6． 制造商的 CI 標(biāo)識(shí)。 6. 變頻控制柜必須有銘牌。最終獲得設(shè)計(jì)方案。接地線線干擾 。在配線配線之前必須檢查各種電纜的線徑，看是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)。另外防止由于變頻器主電路中的半導(dǎo)體開關(guān)器件在工作過程中將進(jìn)行高速的開閉動(dòng)作使殼體上有漏電電路產(chǎn)生，引起觸電，必須保證變頻器的接地端可 靠接地。 （ 1） 電源側(cè)斷路器 （ 2） 電源側(cè)真空接觸器 （ 3） 電源側(cè)交流電抗器 （ 4） 電源側(cè) EMI 濾波器 （ 5） 機(jī)側(cè) EMI 濾波器 （ 6） 電機(jī)側(cè)交流電抗器 （ 7） 電機(jī)側(cè)真空接觸器 （ 8） 進(jìn)線開關(guān) 變頻器散熱及制作 變頻器的發(fā)熱幾乎都是由內(nèi)部功率器件的損耗產(chǎn)生的。因此礦用隔爆一體化電機(jī)的散熱問題是至關(guān)重要地。 在進(jìn)行工程圖設(shè)計(jì)時(shí)，可以自動(dòng)生成詳細(xì)，準(zhǔn)確的工程圖樣，且這種工程圖樣是全相關(guān)的，即在修改圖樣時(shí)，三維模型，各個(gè)視圖，裝配體都會(huì)自動(dòng)進(jìn)行更新。由于防爆柜是一個(gè)裝配體，主要由主箱體、兩個(gè)接線腔和一個(gè)散熱器組成，所以先從零件畫起。這一過程中，通常還需要施加壓力。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短，因而熱影響區(qū)小。由于變頻柜是由鋼板折疊 而成的，所以要用的焊接主要是鋼板之間縫隙的焊接。而Simulation 是模擬檢驗(yàn)設(shè)計(jì)合理性最好軟件，它可以模擬在外界爆炸力的作用 下變頻柜發(fā)生的最大變形和破壞。分析類型的選擇是由模型載荷條件及要計(jì)算的相應(yīng)確定的，可以分為靜態(tài)分析 、瞬態(tài)分析、諧分析、模態(tài)分析、譜分析、屈曲分析和子結(jié)構(gòu)分析等。 圖 夾具 用 1MPa 的水壓進(jìn)行試驗(yàn)，載荷時(shí)由 1MPa 的水壓和水的自重兩部分組成。劃分網(wǎng)格是建立箱體有限元模型的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它要求考慮的問題比較多，需要的工作量比較大，所劃分的網(wǎng)格形式對(duì)箱體的計(jì)算精度和計(jì)算規(guī)模將會(huì)產(chǎn)生直接影響，影響計(jì)算的主要因素包括網(wǎng)格數(shù)量和網(wǎng)格密度。這里所謂的一維、二維和三維，并非指單元所適用結(jié)構(gòu)的實(shí)際類型，而是它所能得到的結(jié)果種類。綜上分析，可以在后板上面焊接一個(gè) 30X30 方鋼來增加后板的強(qiáng)度。 通過對(duì)變頻器防爆柜的有限元分析，可以得出如下結(jié)論 。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，由于是第一次接觸有限元這個(gè)課題，我遇到了許多的困難和問題，在剛開始時(shí)，我對(duì)有限元及其軟件不是很懂，張老師耐心的為我講解，并為我推薦各類有限元方面的書籍。 再次感謝我的指導(dǎo)老師張老師對(duì)我的多次指導(dǎo)，對(duì)我設(shè)計(jì)中的不足及時(shí)指出，讓我的設(shè)計(jì)在短時(shí)間內(nèi)得以完成。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的重要性，尤其是自我控制能力的培養(yǎng)。 (4) 在進(jìn)行有限元分析時(shí)，有些結(jié)構(gòu)形狀非常復(fù)雜，零部件較多，計(jì)算量很大，因此在建模時(shí)進(jìn)行一定的簡化處理，略去或簡化一些對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大的零件。若想在競爭激烈的市場中占有一席之地，依靠傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是行不通的，必須采用先進(jìn)的三維有限元分析技術(shù)，在 Simulation 軟件的支撐下，可以即時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，并針對(duì)分析結(jié)果提出修改方案，再計(jì)算修改，如此反復(fù)，以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。 綜上所述，在本課題中，由于箱體零件少，結(jié)構(gòu)簡單，宜采用 3D 實(shí)體單元類型。在結(jié)構(gòu)靜立分析中，要用到地典型的單元類型有：線單元、二維單元、三維實(shí)體單元等。箱體主要受兩個(gè)方面的力，即試驗(yàn)時(shí)施加 的水壓力和水自重產(chǎn)生的壓力。做水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，箱體承受水壓的時(shí)間比較長，同碰撞、沖擊、震動(dòng)、爆炸等載荷狀態(tài)下有著本質(zhì)的不同，故不能采用動(dòng)態(tài)分析，視為靜態(tài)分析，即載荷不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)平衡分析。 由于只對(duì)防爆柜的主體進(jìn)行有限元分析，可以將兩邊的接線腔和后邊的散熱部件省去。 SolidWorks Simulation 提供了多種捆綁包，可滿足您的分析需要。焊縫的兩側(cè)在焊接時(shí)會(huì)受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。 壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。在今天的金屬藝術(shù)創(chuàng)作中，焊接可以而且正在被作為一種獨(dú)特的藝術(shù)表現(xiàn)語言而著力加以表現(xiàn) 。最后畫出散熱器的零件。 SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 章 防爆柜的三維實(shí)體模型 Solidworks 軟件介紹 Solidworks 是由美國 SolidWorks 公司開發(fā)的三維機(jī)械 CAD 軟件，問世于 1995年。所以對(duì)于礦用變頻器要求是非常嚴(yán)格的，必須具有隔爆及本質(zhì)安全性能。在進(jìn)行接地線的布線時(shí)，不可以同動(dòng)力機(jī)械、變壓器等強(qiáng)電設(shè)備共用一個(gè)接地電纜或接地極，并且接地電纜布線上也應(yīng)與強(qiáng)電設(shè)備的接地電纜分開，盡可能縮短接地電纜的長度。按照標(biāo)準(zhǔn)在柜體內(nèi)的最短距離為 20mm，如有必要應(yīng)采用接地的隔離開關(guān)或接地開關(guān)。對(duì)于電源，應(yīng)該力 求穩(wěn)定可靠，并裝設(shè)線路濾波器、隔離變壓器和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器等。要考慮在一個(gè)平面內(nèi)的導(dǎo)線布局更要兼顧整個(gè)箱體的布局，使主電 路、控制電路以及信號(hào)線之間的干擾降低，減小電磁干擾； (8) 確定方案并制作。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9. 中性線母排和接地母排的電流容量必須經(jīng)過計(jì)算并且足夠大；箱內(nèi)電器元件的上方必須標(biāo)有元件符號(hào)， 各電路的導(dǎo)線端頭也應(yīng)標(biāo)志相應(yīng)的文字符號(hào)。 3. 本次投標(biāo)產(chǎn)品所選用的元器件必須保證是正品、新品。 3． 運(yùn)輸方便性。 電氣工藝設(shè)計(jì) 電氣工程師變頻電路設(shè)計(jì)出來，下一步就是電氣工藝設(shè)計(jì)，包括： a. 多大功率變頻器 b. 配什么類型電纜 c. 多大的線徑 d. 配多遠(yuǎn)。 7. 柜體板金工藝設(shè)計(jì)。 恒功率機(jī)械特性較復(fù)雜。如風(fēng)機(jī)，水泵類 用公式表式為 T=K1*N2 ， P=K2*N3 P電機(jī)的功率 T電機(jī)轉(zhuǎn)矩 N電機(jī)轉(zhuǎn)速 一般，風(fēng)機(jī)，水泵，采用變頻節(jié)能，理論與實(shí)際證明節(jié)能為 40~50%左右，此類應(yīng)用占變頻器應(yīng)用 30~40%左右。濾波器的作用 是抑制由變頻器帶來的無線電電波干擾。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (4) 使測量和計(jì)量儀器、儀表、自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以及許多用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正常或者不能正常動(dòng)作或操作。專用型變頻器又可分為風(fēng)泵專用型、電梯專用型、張力控制專用型等。變頻器所選用的原材料，標(biāo)準(zhǔn)緊固件，外購元器件應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。同時(shí)，由于隔爆技術(shù)的廣泛應(yīng)用，它的發(fā)展也得到了很大的提高。 (4) 提高自動(dòng)化的網(wǎng)格處理能力 應(yīng)用有限元技術(shù)求解問題過程中 ,產(chǎn)品幾何模型離散后的有限元網(wǎng)格質(zhì)量直接影響著計(jì)算量的大小和分析結(jié)果的正確性。你必須進(jìn)行的一個(gè)基本的檢查是用某些人工的計(jì)算法使你確信在譬如在輸入材料性質(zhì)時(shí)，小數(shù)點(diǎn)的位置不會(huì)發(fā)生任何顯著的錯(cuò)誤，也建議你在觀察應(yīng)力前標(biāo)繪出位移，因?yàn)槲灰仆ǔ１葢?yīng)力更為直觀。 求解過程在模型求解模塊中進(jìn)行，或在一個(gè)外部有限元分析程序中進(jìn)行。它的階數(shù)至少包含常數(shù)項(xiàng)和一次項(xiàng)。在有限元方法中 ,將計(jì)算域離散剖分為有限個(gè)互不重疊且相互連接的單元 ,在每個(gè)單元內(nèi)選擇基函數(shù) ,用單元基函數(shù)的線形組合來逼近單元中的真解 ,整個(gè)計(jì)算域上總體的基函數(shù)可以看作是由每個(gè)單元基函數(shù)組成的，則整個(gè)計(jì)算域內(nèi)的解可以看作是由所有單元上的近似解構(gòu)成。 1965年 ，他發(fā)表論文《基于變分原理的差分格式》，標(biāo)志著有限元法在我國的誕生。 有限元法早期 (1944 一 1960)發(fā)展階段中，得出了有限元法的原始代 數(shù)表達(dá)形式，開始了對(duì)單元?jiǎng)澐?、單元類型選擇的研究，并且在解的收斂性研究上取得了很大突破。在此提出 Simulation 軟件對(duì)矩形類隔爆箱體強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析 , 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。 Strain ；Optimization ；中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目錄 引言 ................................................................. 1 第 1 章 有限元簡介 ................................................... 2 有限元的發(fā)展歷程 ............................................. 2 有限元法的基本思路 ........................................... 2 有限元法的理論基礎(chǔ) ........................................... 3 有限元的解題步驟： ........................................... 5 有限元的發(fā)展趨勢 ............................................. 7 第 2 章 防爆技術(shù)的應(yīng)用與意義 ......................................... 9 第 3 章 變頻器的工作原理 ............................................. 9 變頻器簡介 ................................................... 9 諧波對(duì)供電線路的影響 ........................................ 10 第 4 章 變頻柜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 .................................... 11 機(jī)械負(fù)載與電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性種類 .................................. 11 電氣設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì) ........................................ 12 電氣工藝設(shè)計(jì) ......