設(shè)計(jì)塔架時(shí)，除了必須滿足工藝要求，保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定以及考慮制作、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)、檢修等要求之外，還應(yīng)考慮塔架具有良好的剛度以及既經(jīng)濟(jì)又美觀的塔體造型。塔架的平截面形式，通常采用的有三角形、四邊形、六邊形，甚至網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等，塔架的平面形式和底盤寬度，應(yīng)根據(jù)使用要求、建筑要求及地形地質(zhì)條件來選擇。塔架立面形式應(yīng)根據(jù)工藝要求、塔架高度及桿件受力科學(xué)等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，一般按照塔架在外力作用下的彎矩圖形確定。該跌落試驗(yàn)所用塔架結(jié)構(gòu)采用四邊形截面鋼管。

     在建立塔架模型時(shí)，整個(gè)塔架以桁架結(jié)構(gòu)分段焊接，如果采用傳統(tǒng)有限元軟件，必須進(jìn)行幾何清理，不然在劃分網(wǎng)格時(shí)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤提示。Altair全新推出的商用SimSolid軟件，對(duì)于這類計(jì)算桁架就簡(jiǎn)單多了，用戶可以直接將帶分段連接組件的實(shí)體桁架模型導(dǎo)入到SimSolid進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，分析流程極為高效。以下就采用SimSolid對(duì)9m跌落試驗(yàn)所用的桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

2 主要技術(shù)參數(shù)及載荷

2.1 計(jì)算依據(jù)

SHT 3029-2014《石油化工企業(yè)排氣筒和火炬塔架設(shè)計(jì)規(guī)范》

2.2 三維模型

                                                                   圖1 塔架模型

2.3 載荷

      該產(chǎn)品應(yīng)用于9組AFA2G/3G型乏燃料組件跌落試驗(yàn)，組件的總重<40t，在該計(jì)算中，載荷施加40t。

3 模型前處理

3.1  跌落試驗(yàn)塔架材料為steel，選擇軟件默認(rèn)材料。

                                                                       圖2 材料設(shè)置

3.2 接觸設(shè)置

      使用Automatic connections創(chuàng)建各零部件之間的接觸，容差設(shè)置為3mm，精度為高級(jí)，默認(rèn)下均為綁定狀態(tài)。

3.3 添加約束載荷

     根據(jù)實(shí)際工況對(duì)模型添加約束以及載荷，在固定臺(tái)面施加400000N向下的力，底板固定，如圖3所示。

4 計(jì)算結(jié)果

4.1  Von Mises應(yīng)力圖解：

                                                                      圖4  等效應(yīng)力云圖

4.2  主應(yīng)力圖解：

                                                                    圖5  主應(yīng)力云圖

4.3  整體位移圖解：

                                                                    圖6  整體位移云圖

4.4  安全系數(shù)圖解

 

                                                                    圖7  安全系數(shù)云圖

5  結(jié)論

      使用SimSolid無網(wǎng)格仿真，自動(dòng)搜索接觸類型、自動(dòng)定義接觸，無需考慮圓角等幾何小特征，無需考慮網(wǎng)格劃分，可以省去模型處理、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)置等繁瑣的前處理程序，對(duì)跌落試驗(yàn)塔架結(jié)構(gòu)有較全面的分析，結(jié)果準(zhǔn)確可信，并大大提升了計(jì)算效率，降低了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，對(duì)提升工作效率有重要意義。