【正文】 此處取其上限值 ，則根據(jù)許用應力公式 σmax≤ σs/[n] ，取最大等效應力 SMAX 取上限值為 SMAX 為 ，在本文中我們?nèi)?160MPa。 橫向加強筋參數(shù)見 表 。 第二種是梯度積灰荷載，積灰高度取 2/3 灰斗高度，考慮灰斗自重。 ② 積灰荷載 ： 除塵器的灰斗將除塵過程中的廢塵收集起來，通過灰斗下口的輸灰裝置輸送出去。 對于有限元分析來說，網(wǎng)格劃分是其中最關(guān)鍵的一個步驟，網(wǎng)格劃分的好壞直接影響到解算的精度和速度。這個單元在節(jié)點上有 6 個自由度：節(jié)點 x、 y、 z 方向的平動和繞節(jié)點 x、 y、 z 方向 的旋轉(zhuǎn)。 當負壓為主要荷載時，灰斗內(nèi)部水平撐管受壓 。 本論文中，設計變量見表 ，狀態(tài) 變量為最大應變與最大應力，目標函數(shù)為灰斗結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。在 ANSYS 中這些變量是由用戶定義的參數(shù)來指定的。 現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化（亦稱結(jié)構(gòu)綜合），主要指數(shù)值結(jié)構(gòu)優(yōu)化或計算結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其研究內(nèi)容是把數(shù)學規(guī)劃理論與力學分析方法結(jié)合起來，以計算機為工具，建立一套科學的、系統(tǒng)的、可靠而又高 效的方法和軟件，自動地改進和優(yōu)化受各種條件限制的承載結(jié)構(gòu)設計。由于計算復雜，運算工作量大，往往要通過高性能電子計算機才能完成。后處理訪問數(shù)據(jù)集的方法有 2 種，一是用通用后處理器 POST1 來查看整個模型或選定的部分模型在某一時間步的結(jié)果。 ANSYS 程序提供了 3 種不同的建模方法：模型導人、實體建模及直接生成。 圖 23 第三章 ANSYS 軟件與有限元思想簡介 9 第三章 ANSYS 軟件與有限元思想簡介 軟件介紹 ANSYS 軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。下文所出現(xiàn)的除塵器均指單排單側(cè)風道式脈沖袋式除塵器。圖 22 中 b、 d 為外濾式袋式除塵器，含塵氣流由濾袋外側(cè)流向內(nèi)側(cè)，粉塵沉積在濾袋外表面上，其濾袋內(nèi)要設支撐骨架，因此濾袋磨損較大。 袋式除塵器分類 現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對袋式除塵器的 要求越來越高，因此在濾料材質(zhì)、濾袋形狀，清灰方式、箱體結(jié)構(gòu)等方面也不斷更新發(fā)展。 ③ 擴散作用 當粉塵顆粒在 m? 以下時，由于粉塵極為細小而產(chǎn)生如氣體分子熱運動的布朗運動，增加了粉塵與濾布表面的接觸機會，使粉塵被捕集。噴吹氣源氣壓為低于 者稱為低壓噴吹 。濾袋的材質(zhì)是天然纖維、化學合成纖維、玻璃纖維、金屬纖維或其他材料。對各控制參數(shù)的調(diào)節(jié)更加方便。因此，許多物料回收系統(tǒng)拋棄原有的多級收塵工藝，而以一級收塵取代。因此，優(yōu)化除塵器結(jié)構(gòu)，降低耗鋼量已成為袋式除塵器技術(shù)進步的一 個重要方面。本人授權(quán)南昌大學可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 本文對大型袋式除塵器的灰斗結(jié)構(gòu)進行了應力和應變 分析。所以，針對不同規(guī)格除塵器結(jié)構(gòu)的安全隱患和薄弱點，研究結(jié)構(gòu)變形規(guī)律及其控制技術(shù)、熱應力消除技術(shù)及其補償措施，以及除塵器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法，開發(fā)基于 ANSYS 的袋式除塵器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計計算軟件，以及結(jié)構(gòu)模塊化、快裝化計算機仿真，方便、快捷地實現(xiàn)除塵器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計及計算，在節(jié)約鋼材與結(jié)構(gòu)安全之間找 到一個平衡點非常有必要。由微細玻璃纖維與耐高溫 P84 等化學纖維復合，利用特殊工藝制成的新型 FMS— 氟美斯耐高溫針刺氈在鋼鐵、水泥、天然氣、化工等行業(yè)已有不少成功的應用。分析主要研究了 灰斗結(jié)構(gòu) 的位移、應力、應變等分布情況 ,結(jié)論認為該 方法對普通 的 灰斗分析的 安全系數(shù)較大 ,有較大的優(yōu)化空間。運行穩(wěn)定，不受風量波動影響，適應性強，不受粉塵比電阻值限制。濾袋是各種濾料纖維織造后縫制而成。濾布的空隙越小，這種粘附作用也越顯著。 （ 1）圓袋式除塵器。圖 22 中 b、 c 為下進風袋式除塵器，含塵氣體由除塵器下部進入，氣流自下而上，大顆粒直接落人灰斗，減少了濾袋磨損，延長了清灰間隔時間，但由于氣流方向與粉塵下落方向相反，容易帶出部分微細粉塵，降低了 清灰效果，增加了阻力。中箱體用來圍護濾袋所處的空間 。 ② 分析計算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分 析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力 。從網(wǎng)格劃分的功能來說，則包括 4 種劃分方式：延伸劃分、映像劃分、自由劃分第三章 ANSYS 軟件與有限元思想簡介 10 與自適應劃分；延伸劃分是將 1 個二維網(wǎng)格延伸成 1 個三維網(wǎng)格；映像劃分是將一個幾何模型分解成幾部分，然后選擇合適的單元屬性與網(wǎng)格控制，分別劃分生成映像網(wǎng)格；自由劃分由 ANSYS 程序提供的網(wǎng)格自由劃分器來實現(xiàn)，這種劃分可以避免不同組件在裝配過程中網(wǎng)格不匹配帶來的問題；自適應劃分是在生成具有邊界條件的實體模型以后，用戶指示程序自動產(chǎn)生有限元網(wǎng)格，并分析、估計網(wǎng)格的離散誤差，再重新定義，直至誤差低于用戶定義的值。 有限元法 有限元思想簡介 有限單元法 (finite element method, FEM)屬于力學分析中的數(shù)值法，起源于航空工程中的矩陣分析，它是把一個連續(xù)的介質(zhì) (或構(gòu)件 )看成是由有限數(shù)目的單元組成的 集合體，在各單元內(nèi)假定具有一定的理想化的位移和應力分布模式，各單元間通過節(jié)點相連接，并藉以實現(xiàn)應力的傳遞，各單元之間的交接面要求位移協(xié)調(diào)，通過力的平衡條件，建立一套線性方程組，求解這些方程組，便可得到各單第三章 ANSYS 軟件與有限元思想簡介 11 元和結(jié)點的位移、應力。但這樣依然不能為后續(xù)的分析優(yōu)化程序所用 。 計算機的技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無論是硬件還是軟件水平部有很大提高，而且迅速發(fā)展，為結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化提供了越來越好的實現(xiàn)環(huán)境。在 ANSYS 優(yōu)化程序中用戶可以定義不超過 100 個狀態(tài)變量。 圖 41 圖 42 圖 43 從結(jié)構(gòu)上來講， 灰斗由四塊梯形壁板組合，形成斗狀，再視其載荷大小，根據(jù)正常使用極限狀態(tài)下變形要求，配置橫筋和豎筋加強。結(jié)合設計圖表，這種簡化方法可以通過手算實現(xiàn)， 很容易為設計人員接受。正交各向異性材料方向與單元坐標方向相對應。同時，由于這種方法對于三維復雜模型只能生成四面體單元，為了獲得較好的計算精度，一般建議采用二次四面體單元。本論文中 考慮的是滿灰時 。灰斗中無積灰或積灰很少時，灰斗主要受負壓 7500Pa 作用，負壓作用為灰斗壁板的法向荷載。第五章 灰斗結(jié)構(gòu)的改進 24 第五章 灰斗結(jié)構(gòu)的改進 模型二 加縱向加強筋 如圖 51。應該根據(jù)所掌握的資料，制定出所應達到的目標 ?；叶返慕Y(jié)構(gòu)過于保守，有很大的優(yōu)化空間。 由于灰斗頂面兩個方向跨距不同，兩個方向灰斗壁板與水平方向夾角不同，因此兩個方向的壁板的漸變荷載要分別計算后施加。認為灰斗內(nèi)壁承受散粒的主動土壓力，法向壓力公式為： nn hkP ?? （ 47） 其中， ka 為主動土壓力系數(shù)。下部臺架結(jié)構(gòu)支承點均按鉸接考慮。當 KEYOPT(1)＝ 0（缺?。r，每個節(jié)點有六個自由度；節(jié)點坐標系的 x、 y、 z 方向的平動和繞 x、 y、 z 軸的轉(zhuǎn)動。 加強筋采用 BEAM188 模擬。在卸灰前或者卸灰系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，積灰達到一定數(shù)量，積灰荷載為主要荷載。優(yōu)化設計 :根據(jù)給定的設計要求和現(xiàn)有的技術(shù)條件，應用專業(yè)理論和優(yōu)化方法，在計算機上從滿足給定的設計要求的許多可行方案中，按照給定的指標自動地選出 最優(yōu)的設計方案。實際上，所有可以參數(shù)化的 ANSYS 選項都可以作優(yōu)化設計。其實如果運用 APDL 建模，只要對命令流略做修改，重新讀入即可，極大地加快了研究分析的進程。 ② 單元特性分析 ： 由于單元小，形狀簡單，可以選擇簡單且單元類型相適應的函數(shù)即位移函數(shù)近似的表示每個單元上真實的位移分布。對于接觸狀態(tài)可改變拓撲結(jié)構(gòu)并影響波前寬度的非線性分析，以及模型為具有多個波前多分支結(jié)構(gòu)做任何分析，該求解器都較為適用。用戶可以選擇坐標系統(tǒng)、單元類型、定義實常數(shù)和材料特性、建立實體模型并對其進行網(wǎng)格劃分、控制節(jié)點和單元、以及定義耦合和約束方程。上箱體同時也相當于中箱體的上圈梁。正壓式除塵器，風機設置在除塵器之前。 ： 按過濾方向分類，可分為內(nèi)濾式除塵器和外濾式除塵器兩類。一般靜電作用只有在粉塵粒徑小于 1 m? 以及過濾氣速很低時才顯示出來。清灰后，由于在濾布表面以及內(nèi)部還殘留一定量的粉塵，所以仍能保持較高的 除塵效率。濾袋內(nèi)側(cè)有支撐的骨架，防止濾袋癟塌，煙塵附著在濾袋的外層。 ② 利用有限元分析軟件 ANSYS 對大型袋式除塵器的灰斗結(jié)構(gòu)進行分析?，F(xiàn)有三種實現(xiàn)表面過濾的途徑：在普通濾料表面復以聚四氟乙烯薄膜；復以具有大量微孔的涂層；以超細纖維在針刺氈表面形成超細面層。 第一章 概述 2 ① 袋式除塵器主機 脈沖袋式除塵器大型化的趨勢明顯，性能達到國際先進水平。但是，我國目前除塵器結(jié)構(gòu)設計水平與國外最新發(fā)展水平相比，還存在相當?shù)牟罹?，尤其在本體結(jié)構(gòu)設計方面，一些薄弱環(huán)節(jié)需要研究、改進和提高，問題主要表現(xiàn)在以下兩個方面。 密級： NANCHANG UNIVERSITY 學 士 學 位 論 文 THESIS OF BACHELOR （ 2020— 2020 年） 題 目 基于 ANSYS 對袋式除塵器灰斗結(jié)構(gòu)的設計與優(yōu)化 學 院： 系 專業(yè)班級： 學生姓名： 學號： 指導教師： 職稱： 副教授 起訖日期： 南 昌 大 學 學士學位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 manufacture departments so that preferable economic benefit would appear. Through finite element analysis software ANSYS, the shell of the ash bucket for modeling, the parameters of the grid, load and material properties such as the parameters of finite element analysis based on the results of optimization of the ash bucket using a whole based on the various parts of the suboptimize the stepbystep approach. Optimization results showed that the total mass of ash bucket reduced to , saving material , optimizing the overall effect. In this paper, bag filter for the largescale structure of the design, calculation and optimization provides a reference for the establishment of its highly efficient design of highprecision analysis method of great significance. Keywords: ANSYS； Structure optimization； Finite element analysis； Parametric Modeling ； Bag filter； dust pot 目錄 III 目錄 摘要 ................................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................... II 目錄 .............................................................................................................................. III 第一章 概述 .......................................