【正文】 邊界? ? ? ?? ?? ?eBD ?? ???? —— 單元內(nèi)任一點(diǎn)的應(yīng)力列陣； ? ?D —— 單元的彈性矩陣 ,(它與 材料的特性有關(guān)） ? ? ? ? ? ?eee kR ??? ? ? ? ? ?? ?????vTe dx dy dzBDBk? ?? ? ? ?RK ??中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 條件和載荷，以及檢查模型。 （ 8）計(jì)算結(jié)果輸出 求解出整體結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力后，可有選擇地整理輸出某些關(guān)鍵點(diǎn)的位移值和應(yīng)力值，特別要輸出結(jié)構(gòu)的 變形圖、應(yīng)力圖、應(yīng)變圖、結(jié)構(gòu)仿真變形過程動(dòng)畫圖及整體結(jié)構(gòu)的彎矩、剪力圖等等。解此方程組可求出結(jié)點(diǎn)位移。至于高次項(xiàng)要選取多少項(xiàng)，則應(yīng)視單元的類型而定。在有限元法中，通常都是假定單元的位移模式是多項(xiàng)式，一般來說，單元位移多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)應(yīng)與單元的自由度數(shù)相等。對于平面問題可用三角元，四邊 元等。對于對稱結(jié)構(gòu)，選取一部分分析，可以減少數(shù)據(jù)的計(jì)算量，節(jié)約時(shí)間和電腦資源。 有限元法的理論基礎(chǔ) （ 1）模型的選取力學(xué) 平面問題，平面應(yīng)變問題，平面應(yīng)力問題，軸對稱問題，空間問題，板，梁，桿或組合體等，對稱或反對稱等。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 有限元方法最早應(yīng)用于結(jié)構(gòu) [1]力學(xué) ,后來隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展逐漸用于流體力學(xué)的數(shù)值模擬。 有限元法的基本思路 有限元法的基本思路是將計(jì)算域劃分為有限個(gè)互不重疊的單元 ,在每個(gè)單元內(nèi) ,選擇一些合適的節(jié)點(diǎn)作為求解函數(shù)的插值點(diǎn) ,將微分 方程中的變量改寫成由各變量或其導(dǎo)數(shù)的節(jié)點(diǎn)值與所選用的插值函數(shù)組成的線性表達(dá)式 ,借助于變分原理或加權(quán)余量法 ,將微分方程離散求解。雖然馮康創(chuàng)造的有限元法不成熟，但他能在當(dāng)時(shí)的條件下獨(dú)立提出有限元法已十分不易。馮康的這篇文章不但提出了有限元法，而且初步發(fā)展了有限元法。 在國內(nèi)，我國數(shù)學(xué)家馮康在特定的環(huán)境中獨(dú)立于西方提出了有限元法。第三，收斂性得到了進(jìn)一步研究，形成了系統(tǒng)的誤差估計(jì)理論 。在國外的發(fā)展表現(xiàn)為 : 第一，建立了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)和工程學(xué)基礎(chǔ) 。 1960 年，克勞夫第一次提出了“有限元法”這個(gè)名稱，標(biāo)志著有限元法早期發(fā)展階段的結(jié)束。 1943年，柯朗發(fā)表的數(shù)學(xué)論文《平衡和振動(dòng)問題的變分解法》和阿格瑞斯在工程學(xué)中取得的重大突破標(biāo)志著有限元法的誕生。 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 章 有限元簡介 有限元的發(fā)展歷程 有限元法的發(fā)展歷程可以分為提出 (1943)、發(fā)展 (1944 一 1960)和完善 (1961二十世紀(jì)九十年代 )三個(gè)階段。 南陽凱達(dá)防爆電機(jī)電器有限公司位于我國防爆電氣技術(shù)科研生產(chǎn)基地 河南南陽，專業(yè)從事防爆電機(jī)、防爆電器科研、開發(fā)和生產(chǎn)。 目前，生產(chǎn)變頻柜的廠家有很多。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和科技的進(jìn)步 , 對隔爆型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量要求越來越高 , 產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也越來越快 , 這就要求設(shè)計(jì)人員掌握更加 科學(xué)的工程設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)工具 , 以適應(yīng)新的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)箱體法蘭形狀來看 ,箱體大多為矩形和圓形 , 而以矩形類設(shè)計(jì)對殼體強(qiáng)度校核計(jì)算較為復(fù)雜。根據(jù) GB 3836. 2 2022《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第 2部分 :隔爆型“ D”》 [3]第 , 箱殼設(shè)計(jì)必須經(jīng)過壓力為 1 MPa, 加壓時(shí)間為 10+ 20s 的靜壓試驗(yàn) , 試 驗(yàn)時(shí)若外殼既未發(fā)生損壞 ,也未發(fā)生永久變形 , 則認(rèn)為試驗(yàn)合格 , 此外 , 在接合面的任何部位都不應(yīng)有永久性的增大。隔爆殼體是礦用隔爆型干式變壓器的主要防 爆型式 , 不僅要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度 , 又要有良好的冷卻效果 , 隔爆殼體的設(shè)計(jì)、制造水平直接影響到隔爆變壓器的技術(shù)性能和使用壽命。 Stress。 (2) The solid model of the cabi was created by 3D design software SolidWorks. (3) The Nonlinear Finite Element model was built and calculated by FEM software Simulation. Through calculation and analysis, the deformation of the transformer cabi was obtained. Meanwhile, the stress and displacement of every element were also obtained. Based on the results of each analysis the realtime modification of the cabi structure was achieved. Key Words: Explosionproof cabi 。并針對每次計(jì)算結(jié)果，對箱體進(jìn)行適時(shí)改進(jìn)。 在此背景下，本文以山西 防爆電機(jī) 有限公司電設(shè)計(jì)的礦用隔爆濾波型變頻器防爆柜作為研究對象，對其柜體進(jìn)行有限元分析。增加了制造成本，延長了制造周期。箱體必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，以防止變頻器發(fā)生爆炸時(shí)，能承受其瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)大爆炸力。通過有限元分析計(jì)算，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段就能了解到構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變及位移，同時(shí)可以方便的對構(gòu)件反復(fù)修改，達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)的目的。中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 一種礦用隔爆濾波型變頻器隔爆柜子的結(jié)構(gòu)分析 摘要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，有限元技術(shù)在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來越廣泛。有限元技術(shù)具有計(jì)算速度快，精度高的特點(diǎn)。 礦用隔爆濾波型變頻器隔爆柜子是放在煤礦井下的電機(jī)控制柜。箱體在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，多采用類比法或憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品，其受力情況設(shè)計(jì)者 心中無數(shù)，往往造成產(chǎn)品不合格或材料浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，在某種有限元的支持下，對變頻器箱體進(jìn)行受力分析，檢驗(yàn)其強(qiáng)度和剛度是否滿足要求，對提高變頻器箱體的技術(shù)水平，快速響應(yīng)市場，降低成本具有十分重要的意義。完成的主要工作包括：（ 1）認(rèn)真學(xué)習(xí)研究煤炭安全標(biāo)準(zhǔn)；（ 2）利用三維建模軟件 Solidworks 對箱體進(jìn)行實(shí)體建模；（ 3）利用有限元分析軟件 Simulation對箱體進(jìn)行靜 態(tài)分析，通過分析計(jì)算，顯示出箱體的變形情況，同時(shí)可以得出箱體任意位置的應(yīng)力值和位移值。 關(guān)鍵詞 ：防爆柜；有限元；應(yīng)力；應(yīng)變；優(yōu)化； 中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 Abstract With the rapid development of puter technology, the Finite Element Method(FEM) is widely used in modern design. FEM is a method of high speed and high precision. The stress, strain and displacement can be obtained with the Finite Element Analysis (FEA) in the design stage. And it is convenient to modify and optimize the structure. Mining flameproof filtering type transducer explosionproof cabi is used in coal mine. The explosionproof cabi should have enough strength and stiffness, and should be able to endure the tremendous blastforce during the moment gas blasts. Traditionally, the explosionproof cabi design always relies on analogy and experience. The designer can’t know the deformation of the the explosionproof cabi, and which may make the product disqualification, or wasting material or high developing cost, and longer designing and manufacturing cycle. Therefore, it has great significance to find a new approach to analyze and calculate the mechanical model of cabi, check its strength and stiffness based on a certain FEM software. Thus it can improve the technique of cabi design, speed up the response to the market requirement and reduce the cost. This paper investigated the explosionproof cabi designed by Shan Xi Explosion proof motor pany . The cabi was analyzed by FEM. The major works pleted mainly included: (1) The fundamentals on FEM were discussed。 the Finite Element Method。 Strain ；Optimization ；中北大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目錄 引言 ................................................................. 0 第 1章 有限元簡介 ................................................... 1 有限元的發(fā)展歷程 .............................................. 1 有限元法的基本思路 ............................................ 1 有限元法的理論基礎(chǔ) ............................................ 2 有限元的解題步驟： ............................................ 4 有限元的發(fā)展趨勢 .............................................. 6 第 2章 防爆技術(shù)的應(yīng)用與意義 ......................................... 8 第 3章 變頻器的工作原理 ............................................. 8 變頻器簡介 .................................................... 8 諧波對供電線路的影響 .......................................... 9 第 4章 變頻柜設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 .................................... 10 機(jī)械負(fù)載與電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性種類 ................................... 10 電氣設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì) ......................................... 11 電氣工藝設(shè)計(jì) ................................................. 12 柜體鈑金工藝設(shè)計(jì) ............................................. 12 第 5章 防爆柜設(shè)計(jì)的技術(shù)要求