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4200轧钢机机架的有限元法计算及计算方法分析

本文对我国自行设计的第一台4200轧钢机机架进行了较全面的计算,得出了应力、变形的分布规律及其最大值,并绘出了应力、变形、主应力和等主应力线图等。
此外,对机架有限元计算方法进行了12种方案计算并分析与讨论了有关影响因素,确定合理的计算方法。

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D01:10.13374/i.issn1001053x.1981.04.024 4200轧钢机机架的有限元法计算及计算箅方法分析治金机械教研室康贵信摘要本文对我国自行设计的第一台4200轧钢机机架进行了较全面的计算，得出了应力、变形的分布规律及其最大值，并绘出了应力、变形、主应力和等主应力线图等。此外，对机架有茂元计算方法进行了12种方案计算并分析与讨论了有关影响因素，确定合理的计算方法。一、概述 4200轧机是我国自行设计和制造的第一台最大的轧钢机，机架是轧钢机中最大、最重要的零件。本机架具有：承受载荷大、重量大、尺寸大，形状复杂，机架是分段铸造，然后采用电渣焊焊接成一体等特点。其中一个牌坊重达288吨，承受的最大轧制压力为2400吨。为了保证产品的质量（具有最小的厚度偏差），要求机架具有很大的刚度和强度。应用电子计算机对机架作有限元法的计算及分析，能够比较符合实际地找出机架在各种受力情况下各部位的应力及变形的分布规律，能找出机架转角、孔等应力剧烈部位的应力集中系数的数值，并能画出机架等主应力线图、主应力分布矢量图和变形图。为了对机架进行全面分析，采用了十二种不同方案（表1），其中考虑了不同受力情况，网格疏密程度的不同，地脚位置不同等各种情况来进行分析。在确定机架有限元法计算简图时，考虑到机架结构及受力的对称性，取机架的一半作为计算单位。表1 机架设计方案及数据方案节点数单元数枣受力及地脚约束情况点数备注 442 700 30 垂直四点均布力地脚约束为a 机架上半部网格划分一样 436 696 35 ①②③④ 地脚约束为c 在上、下横梁断面加密 ↑↑↑↑ 地脚约束为a 机架上半部网格划分一样 440 690 18 且较I、I为疏 t↓↓↓ 地脚约束为c L圆角处加密 441 689 31 194

轧钢机机架的有限元法计算及计算方法分析冶金机械教研室康贵信摘要本文对我国自行设计的第一台轧钢机机架进行了较全面的计算，得出了应力、变形的分布规律及其最大值，并绘出了应力、变形、主应力和等主应力线图等。此外，对机架有限元计算方法进行了种方案计算并分析与讨论了有关矛响因素，确定合理的计算方法。概述。。轧机是我国自行设计和制造的第一台最大的轧钢机，机架是轧钢机中最大、最重要的零件。本机架具有承受载荷大、重量大、尺寸大，形状复杂，机架是分段铸造，然后采用电渣焊焊接成一体等特点。其中一个牌坊重达吨，承受的最大轧制压力为吨。为了保证产品的质量具有最小的厚度偏差，要求机架具有很大的刚度和强度。应用电子计算机对机架作有限元法的计算及分析，能够比较符合实际地找出机架在各种受力情况下各部位的应力及变形的分布规律，能找出机架转角、孔等应力剧烈部位的应力集中系数的数值，并能画出机架等主应力线图、主应力分布矢量图和变形图。为了对机架进行全面分析，采用了十二种不同方案表，其中考虑了不同受力情况，网格琉密程度的不同，地脚位置不同等各种情况来进行分析。在确定机架有限元法计算简图时，考虑到机架结构及受力的对称性，取机架的一半作为计算单位。表机架设计方案及数据卿巡呼熙军兰肆军一一 … 二巴黑华… 半万 “ 兰 ‘嘿毕… … ‘ 受力及地脚约束情况… 备注垂直四点均布力 ①②③④ 个个个个地脚约束为地脚约束为。〔机架上半部网格划分一样在上、下横梁断面加密」尸杏杏杏杏地脚约束为地脚约束为机架上半部网格划分一样且较、为疏圆角处加密〕 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1981．04．024

续上表方案节点数单元数器… 受力及丝脚些枣咧备，八。一鱼 … 。。垂直集… 个 ‘ ” 。中力卜一土口－二二兰一 … 理鹭 … 。。 … 。 … 垂矗票身…’ 一任， ①④ 个个杏杏均为方案情况下的不同受力情况直两点布力垂直集力中 ④ … ’ 丢无地脚约束自由框架，三。。。。。二 ①②③囱 ‘ ，。。，二。、自生，口口口。亡丫一一一几一了月匕尽甲夕下‘ ，二〔 ‘ 于成卜冲，守二咭笋决多、口下一 ‘ 古，禹下下地脚练杆位阅切 ” ” ” “ “ 一、，。，。。。。，亡士，日二，，饥一气人弓。。。即 “ ” 均布力二二殆，，。山加、地脚位置不同一一一一，尸，二一一，一一一，、一 ’ ‘ ” 二少，，月‘ 、目囚 ‘ 、匕二冲，严】 · 二』日 ‘ ，，。。。。 ” 口。 … … ，白。 “ ，，垂直集中斗，呈甲一士下 ④ 岁 ‘ 一鲤些声香匕悠川甲些脚飞』‘ 蓄巴习口害舀叫泛望，皇隆竺中皿辉、上架丫太‘ 一、，一－ ’ 一土二、轧钢机机架应力及变形计算结果分析 ‘ 帆粼应力的分布机架上、下横梁及立柱各断面上应力分布及变化规律如图，表所示。从有限元计算结果方案来看机架上、下横梁与立柱的最大应力值相差不算很大，应力分布是比较合理的。由于。。轧机机架采用分段铸造，在机架立柱靠近上、下横梁处各有一条焊缝，焊接处久主要承受拉应力。上悼缝断面最大应力值公斤厘米 “ ，下焊缝断面最大应力值。目公斤厘米表。上焊缝处最大应力值比立柱各断面中的最大应力值口公片沮米，低一些。如将上焊缝再上移。毫米最大应力值句降为公斤厘米 ’ 。由圈知机架各断面处的最大应力值都不超过公斤厘米按集中载荷计算的一断面内匆点应力例外，由于集中力在作用点处的局部效应造成的。机架的材料为，二。公斤军米，所以各断面的安全系数都在以上

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