【正文】 通過這些工作得到如下主要結(jié)論：1. 對(duì)回轉(zhuǎn)窯輪帶的有限元仿真結(jié)果表面：輪帶的截面變形為類似平放橢圓，與解析法所得位移圖近似，在頂部、中部和托輪支撐處出現(xiàn)峰值應(yīng)力，其中支撐處的接觸應(yīng)力最大，定量求出與托輪接觸處輪帶的峰值應(yīng)力后，可以準(zhǔn)確判斷是否需要進(jìn)。）達(dá)到壓應(yīng)力最大，這種變化規(guī)律與按梁模型計(jì)算的結(jié)果類似；在相鄰兩檔跨距中間或靠近中間的位置，周向應(yīng)力和剪切力很小，說明在遠(yuǎn)離筒體支撐位置基本呈無矩狀態(tài)，表明殼體的“無矩理論”在一定條件下是成立的；3）周向應(yīng)力在靠近支撐處加大，在遠(yuǎn)離支撐處趨于 0，而軸向應(yīng)力在靠近支撐處減小，在相鄰兩檔支撐跨中或靠近跨中位置達(dá)到最大。從計(jì)算結(jié)果分析可得出如下結(jié)論：筒體的周向應(yīng)力不容忽視，許多位置的周向應(yīng)力甚至超過了軸向應(yīng)力，證明用不考慮周應(yīng)力的梁模型來分析筒體內(nèi)部應(yīng)力的不科學(xué)性；1）筒體的內(nèi)外表面存在著較大的差異，說明彎矩的作用不容忽視；2）筒體周向彎矩較軸向彎矩大；遠(yuǎn)離支撐處筒體上方受壓，下方受拉，軸向應(yīng)力在最下方（90176。處間沿軸向應(yīng)力變化曲線 以上曲線都表明，等效應(yīng)力在支撐位置附近最大，對(duì)于本結(jié)構(gòu)，等效應(yīng)力最大值是 。處間沿軸向應(yīng)力變化曲線圖 332 34檔 90176。處間沿軸向應(yīng)力變化曲線圖 330 12檔54176。處間沿軸向應(yīng)力變化曲線圖 228 12檔90176。周向應(yīng)力 σy（SY）在靠近支撐處加大，在遠(yuǎn)離支撐處趨于 0，而軸向應(yīng)力σz（SZ）在靠近支撐處減小，在相鄰兩檔支撐跨中或靠近跨中的位置達(dá)到最大，這一規(guī)律可以從圖 327至圖 333看出。或附近應(yīng)力趨于 0，這種規(guī)律與按梁模型計(jì)算結(jié)果相似；在相鄰兩檔跨距中間或靠近中間的位置，周向應(yīng)力 σy(SY)和剪切應(yīng)力 τyz(SYZ)都很小，說明在遠(yuǎn)離筒體支撐位置處基本呈無矩狀態(tài)，同時(shí)表面殼體的“無矩理論”所基于的假設(shè)“殼體呈無矩狀態(tài)”在一些特定的條件下是可以成立的。的地方達(dá)到壓應(yīng)力最大，在90176。從這幾個(gè)圖中可以看出，筒體過中心的水平面上方的部分（坐標(biāo) Y0）受壓，軸向應(yīng)力σz(SZ)在 90176。為終點(diǎn)的半圓弧，橫坐標(biāo)的值為周長，單位 m，縱坐標(biāo)為應(yīng)力值，單位 Pa。其指定的路徑均為所在截面位置以 Y=90176。從表中的數(shù)據(jù)還可以看出，筒體內(nèi)、外表面的應(yīng)力存在著較大的差異，這說明彎矩的作用是不容忽視的。從表中的數(shù)據(jù)可以看出，周向應(yīng)力是不容忽視的。 圖 326 筒體的變形圖這是因?yàn)槟突鸫u和窯皮重量在 23檔間分布較大，而 34檔間要安放大齒輪跨距大。將結(jié)果在柱坐標(biāo)系下顯示，這樣，Y 方向的正應(yīng)力 σy 即為筒體的周向應(yīng)力，Z方向的正應(yīng)力即為筒體的軸向應(yīng)力 σz。為對(duì)筒體的強(qiáng)度進(jìn)行校核及其應(yīng)力分布進(jìn)行分析這里選出一些典型位置的主要參數(shù)列出或繪出，選取的典型截面位置，如圖 28所示。圖 324 施加的面載荷（局部） 進(jìn)入求解器對(duì)上述的 FEA模型求解，然后進(jìn)入后處理器進(jìn)行結(jié)果分析。圖 323 約束加載載荷處理 考慮筒體的受力情況,對(duì)筒體進(jìn)行載荷處理,由筒體受力分析可知:筒體的殼單元承受作用于節(jié)點(diǎn)的 3種載荷:(1)襯磚、窯皮、物料為作用在筒體內(nèi)表面的面載荷；(2)大齒輪、揚(yáng)料板為作用在筒體節(jié)點(diǎn)上的集中載荷；(3)在 Y方向給予重力加速 g,對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)施加重力因子(體載荷)。圖 320 回轉(zhuǎn)窯的整體模型6）網(wǎng)格劃分 由于網(wǎng)格劃分過細(xì)，則計(jì)算機(jī)無法運(yùn)行，過粗則精度不夠，為了滿足精度，又能順利的運(yùn)行，在厚度一直的筒體部位采用映射網(wǎng)格，厚度不同的交疊處采用自用網(wǎng)格劃分。 radius 輸入半徑，弧線長度。最后建立具有 36487個(gè)節(jié)點(diǎn),11440 個(gè)單元。彈性理論的數(shù)值分析——有限元法的成熟，為回轉(zhuǎn)窯的筒體力學(xué)特性分析提供了一條新的途徑。另外，為了簡化問題，提出了薄殼的無矩理論和有矩理論，但在解決實(shí)際問題時(shí)，只能求解那些受力簡單、邊界約束特殊的問題。板殼力學(xué)中導(dǎo)出了圓柱薄殼的 17個(gè)力學(xué)分析基本方程 [24]，但要解決實(shí)際問題，必須解含有 17 個(gè)未知量的方程， 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 41 頁其中有的還是偏微分方程。 第一個(gè)假定忽略殼體橫向剪切變形和橫向擠壓變形；第二個(gè)假定忽略殼體的橫向擠壓應(yīng)力。即：，與變形后的中面保持垂直，且長度不變（也稱直線法假定） 。 薄殼理論在工程中，一般當(dāng)殼體的厚度與中面的曲率半徑的比值小于 1/20時(shí)，即認(rèn)為屬于薄殼結(jié)構(gòu)。3．連續(xù)梁的計(jì)算未能計(jì)及筒體的環(huán)向應(yīng)變和應(yīng)力，但筒體應(yīng)力測試數(shù)據(jù)和實(shí)物破壞形式都反映它們是不容忽視的。2．作為連續(xù)梁考慮時(shí)只能計(jì)算膜應(yīng)力，在計(jì)算時(shí)，假設(shè)截面本身不變形，也就無法考慮由于筒體橫截面變形引起的彎曲應(yīng)力。但也存在不少問題。4. 輪帶的頂部、中部和托輪支撐處出現(xiàn)應(yīng)力峰值，其中支撐處的接觸應(yīng)力最大，定量求出與托輪接觸處輪帶的峰值應(yīng)力后，可準(zhǔn)確判斷是否需要進(jìn)行調(diào)窯，以保證回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和長期安全運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)指導(dǎo)輪帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也具有參考價(jià)值?！?0176?！?0176?！?0176。即輪帶的底部，橫坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)的周長。圖中橫軸的起點(diǎn)是 90176。）被壓部位位移量最小。圖 316是輪帶的位移云圖，從圖中可以看出輪帶的頂部（90176。和60176。圖中可以看出，輪帶在 90176。由圖可見，最大應(yīng)力值在托輪支撐處的內(nèi)表面，輪帶在60176。從圖中可以看出，輪帶的截面變形形狀為類似平放橢圓，輪帶在托輪支撐處的變形有拐點(diǎn)，這與實(shí)際相符，修正了 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁解析法將二分之一輪帶簡化為曲梁帶來的誤差。ANSYS的 Solid95單元可以輸出單元及節(jié)點(diǎn)在總體坐標(biāo)方向的正應(yīng)力σxσyσz、主應(yīng)力 σ1σ2σ3，當(dāng)量應(yīng)力 σr；可以繪制各種應(yīng)力的等值線圖可以觀察等值線圖，可以快速確定模型中的‘危險(xiǎn)區(qū)域’ 。 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁圖 313 加載約束 求解，solutionsolvecurrent LS.將所有的約束、載荷轉(zhuǎn)化到單元、節(jié)點(diǎn)上，求解結(jié)果，結(jié)果數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。劃分網(wǎng)格 mesh，meshingmesh trlsmanual sizelines, pick輪帶的外表面較長的邊，ndiv 值為 40，最短的邊設(shè)為3，meshvolumesmapped4to6sided,pick all ,ok輪帶劃分成 1669個(gè)節(jié)點(diǎn)，240 個(gè)單元 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁圖 312 網(wǎng)格劃分和節(jié)點(diǎn)圖6)加載力和約束載荷 solutiondefine loadsapplyfunctionsdefine/edit 輸入輪帶受筒體的壓力公式，定義為 preread file定義為 preapplystructuralpressureon areas ,pick 輪帶的內(nèi)表面，選擇 exiting table，點(diǎn)擊 pre，ok。 xyz 0,0,Createlinesstraight lineby keypoitspick 1,2,ok.建立輪帶的面 Createareacircle by dimension內(nèi)徑為 外徑為 ，弧度為90 到 90。GUI操作過程：1）啟動(dòng) ANSYS，選取工作目錄，定義工作名稱，jobname2）參數(shù)過濾，選取 structural ,ok.3）進(jìn)入前處理，選擇單元類型，element typeaddsolid solid 92 20n,ok4）定義材料屬性，Preprocessormaterial propsmaterial modelslineriso..設(shè)置彈性模型為 ，泊松比 ，density 7800,ok。Main menusolutionsolvecurrent LS，單擊 ok，等待分析完成。k:系數(shù),與接觸角 β(見圖 8,即 πα)有關(guān)。2）載荷處理 輪帶的載荷包括自重和筒體的壓力。對(duì)于本輪帶分析模型,要施加下列約束:,所以 XOY(Z= 0 )平面上的節(jié)點(diǎn)沿 Z方向的位移為 0；YOZ(X=0)平面上的節(jié)點(diǎn)沿 X方向的位移為 0。單元網(wǎng)格劃分采用映射網(wǎng)格。Solid95 有塑性、蠕變、應(yīng)力強(qiáng)化、大變形和大應(yīng)變功能。Solid95 有相容的位移形狀，適用于曲線邊界的建模。分析中選用 ANSYS提供的so1id95單元，它是一種高精度的 3維 20節(jié)點(diǎn)等參數(shù)單元。1) 輸入輪帶的幾何參數(shù)寬度 Br=1000mm；內(nèi)徑= ；外徑= 采用由下往上的模式建立模型 2）輸入材料參數(shù) 彈性模量：210GP；泊松比= ； 密度=7800kg/m 3 離散處理回轉(zhuǎn)窯主體部件是指托輪、滾圈和筒體，托輪和滾圈是體結(jié)構(gòu)，有限元建模時(shí)宜采用實(shí)體單元；筒體是殼體結(jié)構(gòu)，有限元建模時(shí)宜采用殼體單元。取 X 0,Z 0的部分建立分析模型。因此有必要對(duì)輪帶進(jìn)行有限元分析,研究其應(yīng)力應(yīng)變的分布狀況。計(jì)算的截面位移圖都為平放橢圓,但長短軸有別。 模型的建立 關(guān)于輪帶的力學(xué)行為,國內(nèi)外有許多學(xué)者作過解析分析,推導(dǎo)出各種簡明的解析式。如第一種假設(shè)只適合輪帶以鉚接等方式固定在筒體上的情況，而不適合于活套輪帶。；Q—1cos2sink?????????支點(diǎn)反力； R—輪帶內(nèi)半徑，壓力分布如圖 12。即筒體作用在單位周長上的壓力為： (cos)QPkR????其中： 。輪帶單位周長上受力： 2QPR??式子中：Q—支點(diǎn)反力；R—輪帶內(nèi)半徑圖 36 筒體載荷均勻分布在輪帶上 蘇聯(lián)學(xué)者 Kahmopohuz和日本學(xué)者 規(guī)律分布，即筒體作用在輪帶單位周長上的壓力為： 0cosPq??式子中： —以過筒體圓心的垂直軸上半軸為起始角的任意角；? q0—筒體最下部（ =π）的壓力，如圖 37所示。筒體變形的大小直接關(guān)系到窯襯的壽命,而輪帶對(duì)筒體的變形有著很大的影響. 輪帶的受力 從 1942年 Nies發(fā)表了輪帶彎矩計(jì)算公式以來，各國學(xué)者相繼發(fā)表了大量有 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁關(guān)輪帶和筒體應(yīng)力和變形的研究論文，而這些論文對(duì)輪帶載荷分布都是假定的，其中筒體對(duì)輪帶的壓力分布大體有以下三種假定： Nies和 Metter等作者假定窯筒體的每個(gè)支點(diǎn)載荷均勻分布在論帶上。所得數(shù)據(jù)說下PRINT FY REACTION SOLUTIONS PER NODE ***** POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING ***** LOAD STEP= 2 SUBSTEP= 1 TIME= LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM NODE FY 8 +07 36 +07 69 +07 99 +07 TOTAL VALUES VALUE +08 求解結(jié)果各支承位移為零時(shí)，各輪帶處垂直承載力(N)的計(jì)算數(shù)據(jù)，如下表：表 6 各檔輪帶處的垂直承載力 單位:N一檔 二檔 三檔 四檔6426600 8949200 6898400 6028400 輪帶的有限元分析輪帶是回轉(zhuǎn)窯最重要的零件之一。5）[Main Menu]Solutionsolvecurrent LS單擊 ok，軟件進(jìn)行求解，出現(xiàn)求解完成，可以進(jìn)入后處理階段，得到想要的結(jié)果。3)約束條件一檔、二檔、四檔處約束 xy兩個(gè)方向，三檔由于有防止窯體軸向位移過大裝置，三檔處的約束為 xyz三個(gè)方向。（4）加載和求解1)Main Menu |Preprocessor |Loads |Apply |Displacement |Force/Moment選擇 on keypionts ,在相應(yīng)的位置加載集中力，如窯頭、窯尾和大齒圈處。2) [Main Menu]Preprocessor |Modeling createlinesstraight 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁linepick kps numbers 依次拾取 1，2，3， 、 、 、 ，22，23，建立 22條直線3） [Main Menu]Preprocessor|Sectionsbeammon sections 在beam tool 中的 ID中設(shè)置