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為進(jìn)一步驗證上述規(guī)范設(shè)計法對于頂蓋開多孔結(jié)構(gòu)的適用性，本研究采用有限元分析程序SuperSAP，對未開孔蓋和開多孔頂蓋用三維塊單元分析模型，進(jìn)行強度分析。實施過程大致分為三個步驟：(1)將整體結(jié)構(gòu)簡化為理想的數(shù)學(xué)模型，用離散化技術(shù)將結(jié)構(gòu)分成網(wǎng)格代替連續(xù)實體結(jié)構(gòu)，建立分析模型，(2)添加有限元邊界條件及載荷，(3)分析計算并進(jìn)行后處理構(gòu)造模型利用SuperSAP中的Super DrawII模塊由于頂蓋結(jié)構(gòu)和所受載荷軸對稱，取1/4頂蓋作為計算模型考慮到所要分析的對象結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅使用單一圖層無法實現(xiàn)當(dāng)前的工作，故采用層(Layer)的方式，建三個層(0層，1層，2層)，將1/4頂蓋分成三部分，各部分均占用一個懇先分別完成各層操作后，再將各層聯(lián)接起來進(jìn)行綜合分機圖分別為頂蓋0層、1層和2層網(wǎng)格劃分的底層圖。
所取1/4頂蓋兩個縱載面分別與總體坐標(biāo)Y軸垂直，分別添加Y方向位移約束 頂蓋所受的載荷較復(fù)雜，有內(nèi)壓，墊片反力，及主螺栓總載荷作用。在這三個載荷作用下的應(yīng)力分析是一個復(fù)雜的問題可在帶有螺栓孔的0層上添加主螺栓力，對于只有1/4圓環(huán)的1層，其下表面為密封面，故只需添加位移邊界條件即可，對于呈扇形的2層，只承受內(nèi)壓，故只需在內(nèi)表面添加均布的內(nèi)壓。
首先進(jìn)行模型編譯，模型的編譯由譯碼器來完成譯碼器生成的文件直接進(jìn)行分析計算。計算機分析計算完后，可用Super View這一后處理工具觀察處理后的結(jié)果，顯示應(yīng)力顫動凰 通過Super View中的應(yīng)力顫動圖顯示Von Mises應(yīng)力，很方便地就可以看到無上升管、下降管引出孔頂蓋的最大Von Mises應(yīng)力為73.3MPa，有上升管、下降管引出孔頂蓋的最大Von Mises應(yīng)力為76.5MPa，兩者均小于材料的許用應(yīng)力203 MPa，滿足第四強度理論給出的強度條件，表明開上升管、下降管引出孔后頂蓋的強度仍能滿足強度要求，且開多孔前后最大值之比為0.958，頂蓋的強度削弱較小。由以上分析結(jié)果可知：
(1)規(guī)范設(shè)計計算與有限元分析結(jié)果表明，在原頂蓋上加開40個上升管、下降管引出孔后，其最大應(yīng)力(直徑斷面最大彎曲應(yīng)力、周向斷面最大彎曲應(yīng)力、周向斷面最大當(dāng)量應(yīng)力、Von Mises應(yīng)力都略有提高。
(2)規(guī)范設(shè)計計算結(jié)果及有限元分析結(jié)果均表明，頂蓋開多孔后仍能滿足強度要求。
(3)規(guī)范設(shè)計法所進(jìn)行應(yīng)力分析均以某一危險斷面為分析斷面，會存在一定的局限性。因此，對厚蓋多開孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在利用規(guī)范設(shè)計法進(jìn)行設(shè)計后，有必要用有限元法進(jìn)行更進(jìn)一步分析校驗。
(4)本研究所討論的特定的開多孔頂蓋在其設(shè)計及結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下，采用規(guī)范設(shè)計和有限元分析均是行之有效的。但在條件更為苛刻的場合，規(guī)范設(shè)計法的適用范圍成為一個關(guān)鍵問題，這些都有待我們進(jìn)一步研究。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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