基于ABAQUS的焦炭塔风载荷分析

基于ABAQUS的某地下综合管廊主体结构受力性能分析王灵仙;崔锡虎;王新玲【摘要】This study focuses on a practical utility tunnel which is built under the road and includes beam and column construction in Zhengzhou city,in which the mechanical property of the whole structure and related members have been analyzed using finite element software ABAQUS,and various load combinations have been considered.The results show that the whole structural deformation and deflection of related members are small,which can satisfy serviceability requirements.The maximum tensile stress of several concrete exceeds the standard value of axial tensile strength,which indicates cracking of concrete.The connection of the top slab and frame column is in the most unfavorable loading state under the load case 1-1 and 2.The compressive stress of the frame column concrete is greater than the design strength,which implies that original connection cannot satisfy design requirements.The maximum stress of steel is less than the design value.According to the analysis results,this study suggested enlarging the haunched plate size at the connection of top slab and frame column to ensure the safety of the utility tunnel,which will provide references to the design and construction of such utility tunnels.%针对郑州市某地下与下沉道路一体化构建且含梁柱结构的综合管廊实际工程,考虑各种工况的荷载组合,采用有限元软件ABAQUS对所设计的综合管廊主体结构整体及相关构件进行受力性能分析.结果表明:结构整体变形及构件挠度较小,满足正常使用要求;结构多处混凝土的最大拉应力超过了轴心抗拉强度标准值;荷载工况1-1和工况2作用下结构顶板和框架柱节点处于最不利受力状态,该处框架柱混凝土压应力大于设计强度,说明原设计该节点不满足设计要求;钢筋的最大应力均小于设计强度.根据分析结果,建议增大顶板和框架柱节点处腋板的尺寸,以保证管廊的安全性,为此类综合管廊的设计和施工提供参考.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2017(033)005【总页数】8页(P28-35)【关键词】地下综合管廊;主体结构;受力性能;ABAQUS【作者】王灵仙;崔锡虎;王新玲【作者单位】河南省勘察设计协会,郑州450002;上海宝冶集团有限公司,上海200941;郑州大学土木工程学院,郑州450001【正文语种】中文随着社会经济的快速发展、城市规模的扩大以及城市化程度的不断加深,导致城市空间拥挤、交通堵塞、环境污染、生态失调、基础设施不足等城市综合问题的突出,影响着城市化的进展和社会经济的正常运行[1]。

基于ABAQUS的动中通车风载荷有限元分析高亮【摘要】由于风载荷是动中通车的环境适应性的重要影响因素之一,所以对动中通车进行风载荷的计算和分析是十分必要的.针对动中通车身的正面处于迎风状况下,首先建立动中通车有限元模型;然后对其进行风载荷计算;最后通过ABAQUS对动中通车进行相应的风载荷的有限元分析.有限元分析结果表明所设计的动中通车能够满足环境适用性要求.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2013(042)006【总页数】3页(P194-196)【关键词】动中通;ABAQUS;风载荷;有限元【作者】高亮【作者单位】安徽四创电子股份有限公司,安徽合肥230061【正文语种】中文【中图分类】TH113.2;TB1150 引言能否满足环境适应性的风载荷要求，很大程度上都体现出动中通车的可靠性、安全性等性能。

本文以某项目的ADK动中通在环境要求的两种风速下为例，简要介绍了动中通天线车的抗风能力的计算和有限元分析。

环境条件要求以GB/T16945－1997《Ku频段卫星电视地球接收站通用规范》规定作为输入要求。

动中通车抗风能力为：风速为20 m/s(8级大风)，动中通车正常工作;风速为30 m/s(11级大风)，动中通车不被破坏。

1 建立动中通有限元模型所选用的动中通天线为ADK，直径为1 200 mm，高度为580 mm，其结构如图1所示［1］。

ADK天线的质量为65 kg。

ADK天线是通过10个M10螺栓固定在车顶的安装平台上。

图1ADK天线机构本项目所选用的车型是霸道2 700标准型，其结构参数如表1 所示［2］。

表1 霸道车的结构参数项目参数长×宽×高/mm 4 850×1 875×1 865车重/kg 1 910轴距/mm 2 790由于车体的结构复杂，所以对车结构进行简化等效处理。

所得到ADK动中通的等效模型图如图2所示。

其等效模型的网格图，如图3所示。

基于ABAQUS的负载下碳纤维布受弯工字形钢梁有限元分析谷夏菲【期刊名称】《工程质量》【年(卷),期】2024(42)3【摘要】随着软件有限元模拟技术和经济的不断发展,ABAQUS软件作为工程应用中大型有限元软件,经过有限元分析,均清晰地对问题进行了诠释。

论文基于ABAQUS有限元软件,分析模拟研究了负载下,不同加固参数对加固受弯工字形钢梁力学性能的影响,为工程实际提供参考借鉴作用。

具体结论主要为以下几点。

不同负载水平(负载0%、30%、45%、60%、70%)的钢梁,加固参数相同,试件组合体承载力有限元模拟值与试验值误差在5%以内,吻合良好。

负载水平不同,其最终破坏荷载也不尽相同,荷载挠度曲线规律相似,但负载水平的提高而破坏荷载有所下降。

负载条件不同,不同加固层数下的荷载-挠度曲线近似相近,试件承载力与加固层数呈正比,但加固层数至一定程度,承载力增长幅度基本呈平稳趋势。

当加固层数达到两层时,加固效果良好。

随着改变碳纤维布长度,其荷载-挠度曲线规律基本相似,且随着碳纤维长度的增加,承载力也有一定提高。

【总页数】5页(P29-33)【作者】谷夏菲【作者单位】山东省建筑科学研究院有限公司;山东建科特种建筑工程技术中心有限公司【正文语种】中文【中图分类】TU391【相关文献】1.碳纤维布增强钢筋混凝土T形截面叠合梁受弯性能有限元分析2.碳纤维布加固受弯钢梁力学性能分析3.预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯性能非线性有限元分析4.负载下碳纤维布加固钢结构受弯构件理论研究5.负载下碳纤维加固工字形受弯钢梁试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

ABAQUS 在石化行业的解决方案我国石化行业有限元工具应用现状 由于历史的原因，石化行业长期以来都存在行业保护和地方保护，一般都在行业内部或 者本地进行设计。

这样减少了竞争，也使得设计水平提高缓慢，精品意识比较淡薄。

尤其是设计收费按照投资和造价的比例收取，而不是国际上普遍采用的项目总承包方 式。

这样，设计者可以很保守的设计，而设计的费用反而获得的更多。

形成了设计单位越浪 费业主的资金，获得的设计费却越高这样的不合理现象。

长期以来，容器的设计在技术上没有明显地进步，产品设计的经济性上也较少或者根本 不考虑。

这样，压力容器行业的设备设计长期 存在着拍脑袋设计，抄袭设计，追求设备造价 高的设计等很不好的习惯。

这样非常影响设计 水平的提高，更谈不上和国际接轨了。

近些年，随着软、硬件环境的改善，有限 元方法逐步引入压力容器行业， 并取得的很多 成果。

在接管、球罐、换热器、塔器、加氢反 应器等设备的设计中，起到了关键性的作用。

但是，由于分析软件和工具的限制，压力 容器行业的有限元应用还局限于线弹性分析， 并没有发挥有限元的强大功能。

目前应用，只 是集中在有限元的一些基本功能。

作为非线性有限元分析软件的先驱 -ABAQUS，除可以完成接管、球罐等设备基本的分析功能之外，还可以求解更广泛范围的 非线性问题，为石化行业进一步提高有限元分析的能力提供了完善的分析平台。

与国际水平的差距 我国已经加入了 WTO，项目总承包也越来越广泛的被国内的各个企业所接纳。

国内的 很多企业也采用项目总承包的方式承接了很多国内外大型项目的设计任务。

几乎所有涉外的 项目无一例外的要求承包方要有限元分析能力。

随着国内外企业间的联系和合作的多样性和 紧密性，相信国内压力容器行业的有限元在应用将会更普及。

充分利用有限元这个工具，设 计出技术含量更高，更安全，更经济的产品。

随着国内参与国际项目的投标，在初步设计和最终的产品设计上采用有限元这个现代化 的工具来辅助我们的设计将会成为本行业的新亮点。

abaqus风荷载作用案例
以下是ABAQUS风荷载作用案例的相关介绍：
项目模拟的输电塔架共包含400千伏、220千伏及60千伏输电线路，总长352.192千米，输电塔主体结构采用角钢，各构件间用螺栓和连接板连接。

由于输电塔架属于高耸构筑物，所处环境风荷载较大，因此对构筑物本身稳定性要求高。

通过对输电塔架结构和材料的分析，创建合适的分析模型，并在ABAQUS软件中定义材料参数、划分网格、考虑自重和风荷载的受力，模拟得出实际环境下输电塔的形变，从而分析其稳定性，为输电塔在实际工程中的应用提供有价值的参考。

在实际工程中，风荷载是一个重要的设计考虑因素，需要进行充分的分析和模拟，以确保结构的安全性和稳定性。

如你想了解更多ABAQUS风荷载作用案例，可以继续向我提问。

（4）假设整个结构的材料质量都是理想状态的材料。

本文计算的结构共8层，整体高支模的尺寸为9m×9m×10m，单个脚手架尺寸为1.5m×1.5m×1.2m。

结构的平面布置如图1所示。

高支模所用环形钢管的截面面积为489m m2，钢管厚度为3.5m m，外径为48m m。

另外，在A B A Q U S中建立具有相同高支模的部分的有限元模型，其中高支模的单元采用三维线梁单元进行模拟（图2），支模整体的本构模型采用采用A B A Q U S自带的弹塑性本构模型。

672024.04 |68 | CHINA HOUSING FACILITIES2有限元模型2.1本构及荷载对于受到风荷载作用而产生振动的高支模脚手架，采用的材料属性既要考虑弹性也要考虑塑性。

具体的材料参数见表1。

高支模脚手架中钢管的本构关系采用丁发兴等[6]提出的弹塑性混合增强模型，该模型能够很好地反映钢管整个的屈服面及包辛格效应。

筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中的要求将风荷载采用线荷载的形式作用在整个高支模脚手架的结构立杆和节点上，这样做能够最大限度地考虑风荷载的作用面，并且风荷载作用于高支模脚手架需要符合脚手架的稳定承载能力：w M N f A W ϕ+≤ （1）式中：N 为脚手架立杆轴向设计值；ϕ为脚手架立杆的稳定系数；A 为脚手架立杆的截面积；M w 为脚手架立杆段风荷载产生的弯矩；W 为脚手架立杆的截面的抵抗弯矩。

为了尽可能模拟真实情况下的风荷载的作用，选取的风荷载加速度与时间之间的关系如图3所示。

图4所示为整个模型的荷载布置图[7]。

由于高支模脚手架不参与建筑物的荷载传递作用。

因此，在建模的时候不考虑模板与墙体之间的作用。

2.2截面模拟及网格划分实际工程的高支模脚手架采用环形截面的钢管，为了突出模型结构形式特点以及分析计算精度的要求，避免整个模型单元坏死对模型结构采用映射网格划分，模型的网格划分为B 31两结点空间线性梁单元。

基于Abaqus的采煤机行星架轴对称结构受力分析宋子义【摘要】针对滚筒采煤机行星架的使用寿命及可靠性问题,首先分析了采煤机行星减速机构的结构和功能,并对其各处结构的受力类型和大小等进行了研究,在此基础上,针对行星架的结构和受力特点,利用Abaqus软件建立了行星架的旋转轴对称有限元分析模型,并给出了详细的建模方法,分析结果表明,两腹板之间的立柱在转矩作用下发生扭转变形,且在腹板与花键轴连接根部所受应力最大,应采取必要措施提高腹板与花键轴连接根部的设计与制造性能.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】3页(P148-150)【关键词】采煤机;行星架;轴对称;Abaqus【作者】宋子义【作者单位】长治三元中能煤业有限公司, 山西长治 046600【正文语种】中文【中图分类】TP391.70 引言我国薄煤层储量丰富，而薄煤层在开采过程中，受地质和空间条件限制，湿度大、粉尘大、多腐蚀性介质，因此工作环境恶劣。

滚筒采煤机是薄煤层综采工作面的关键设备，可实现一次采全高，且工作效率高，连续作业稳定性好。

但滚筒采煤机工作负荷大，两端滚筒上螺旋排布的截齿在遇到矸石、顶底板、支架等硬物时，截割阻力瞬时增大，容易使采煤机的重要受力件产生裂纹等缺陷，加之各种特殊作业环境，对采煤机的工作可靠性造成较大影响[1-3]。

针对这一问题，文中将重点对采煤机截割部行星架的轴对称结构进行受力分析。

1 截割部行星机构的结构与功能滚筒采煤机主要由截割部、行走部、牵引部等组成，截割部位于采煤机机身两端，是主要的截割落煤工具。

截割部包含摇臂壳体、截割电动机、齿轮减速机构、行星减速机构、螺旋滚筒等装置，截割电动机提供的动力经各级减速机构，最终传递至滚筒，驱动滚筒低速旋转。

其中，行星减速机构的体积小、结构紧凑，且传动比大、承载能力强，因此适宜作为截割部的末级减速装置[4-6]。

如图1所示，行星减速机构的主要受力件包括行星架、内齿圈、行星轮、太阳轮、轴承等，太阳轮一端与齿轮减速机构连接，接受来自电动机的传动转矩，另一端的外齿轮与4个行星轮啮合，行星轮通过中心轴和轴承等安装在行星架两腹板之间，4组行星轮又分别与安装于滚筒内侧面的内齿圈啮合，由于内齿圈固定在滚筒壁上，因此在太阳轮驱动下，行星轮带动行星架产生绕太阳轮的公转运动，行星架外侧花键与螺旋滚筒等连接，可使滚筒在重载割煤工况下稳定旋转。

基于ABAQUS的ABS盘式制动器动应力分析基于ABAQUS的ABS盘式制动器动应力分析社鹏,刘辉,毛英慧(长安大学汽车学院,陕西西安710064)摘要:利用有限元软件ABAQUS,对装有ABS的盘式制动器在不同附着系数路面的紧急制动过程中制动盘的动应力分布进行了分析和研究.通过动应力特性的对比分析,得出了在高低附着系数的路面制动盘的应力分布.关键词:ABS;盘式制动器;有限元;ABAQUS AnalysisonDynamicStressofABSDisk-padBrakeDeviceBasedonABAQUS DuPeng.LIUHui.MAOYinghui(SchoolofAutomobile.Chang'anUniversity.Xi'anshaanxi710064,China)Abstract:ByadoptingABAQUSfiniteelementanalysissoftware,studiedthedynamicstress distributionofdisk—padbrakedevicewithABSinstalled.onroadswithdifferentattachmenteoe佑eientswhenbraking.Throughcomparativeanalysisofdynamicstresscharacteristics. obtainedthedynamicstressdistributionfordisk—padbrakedeviceathighandlowattachmentcoefficients.Keywords:ABS;Disk—padbrakedevice;Finiteelementanalysis;ABAQUS0前言制动防抱死制动系统(AntilockBrakingSystem,ABS)是在制动过程中防止车轮被制动抱死,提高汽车的方向稳定性和转向操纵能力,缩短制动距离的安全装置….未安装防抱死制动系统的车辆在紧急制动时,不可避免地会出现车轮在地面上抱死拖滑的现象,地面所能提供的侧向附着力很小,车辆在受到任何微小外力的作用下就会方向失稳,极易发生交通事故.在潮湿路面或冰雪路面上制动时,这种方向失稳的现象更加严重.盘式制动器在紧急制动过程中对不同附着系数路面所受的制动力或制动力矩是不相同的,其应力场分布也必然不同.由于应力分布的不同会影响到制动器的制动效能,从而影响汽车行驶的安全性,因此在ABS作用下,对不同道路状态下制动盘的动应力进行研究,具有一定的现实意义.本文以某小型轿车为例,对其在36km/h速度下,在高,低两种附着系数路面上进行紧急制动时,对浮钳盘式制动器的制动盘应力特性进行了有限元分析.1制动盘的受力分析l一制动钳2--制动块3一活塞4一制动盘图1盘式制动器浮钳盘式制动器的受力如图1所示,制动摩擦副中间的旋转元件是圆盘形制动盘,制动盘在半轴的带动下一方面沿车辆行进方向作直线运动,另一方面绕半轴作旋转运动.制动时,活塞3受油缸液压力的作用推动制动摩擦片沿轴向移动.以～定的压力P压向制动盘.作用在制动钳体1上的反作用力P, 推动制动钳体向右移动,使制动摩擦片2压靠到制动盘4上. 制动盘两侧的摩擦块在P.和P的作用下夹紧制动盘,使之在制动盘上产生与运动方向相反的制动力矩,促使汽车制动.紧急制动时,高附着系数路面ABS的制动压力曲线如图2所示,可以认为ABS系统此时不起作用.在低附着系数路面, 制动压力达到最大值后,由于ECU(电子控制单元)的控制,制动力会在车轮即将抱死时迅速下降,然后再上升,如此反复,从而达到防抱死制动的目的,如图3所示.图2高附着系数路面的制动力曲线图3低附着系数路面的制动力曲线2有限元模型的建立2.1有限元网格划分采用的制动盘为双侧摩擦面制动盘,两个摩擦面通过呈圆周阵列分布的轴向空心柱体散热筋连成一体.图4为制动盘简化后的几何模型.研究与开发A....u..t..o...m.....o...b...i.1.e....P....a...r..t.s.......~..0...9..—,7—O64图4制动盘简化模型2.2模型的材料特性制动盘的材料是Ht250,弹性模量为1.55×10MPa,泊松比为0.27,密度为7340kg/m,抗拉强度为220MPa.制动块的材料是树脂加强复合材料,弹性模量为2.2×10MPa,泊松比为0.25,密度为1550kg/m.2.3模型的边界条件和加载在制动器起作用前,为了保证车辆的正常运行,制动盘与制动块之间存在一定的间隙.此时刹车片固定不动,制动盘在半轴的带动下向前运动,并高速旋转.因此,赋予制动盘和半轴耦合点一个转速和一个向前的速度.由点带动制动盘实现其运动状态模拟.当速度达到36km/h时,开始对制动块加载.此处载荷以均布压力的形式施加到制动盘表面上.载荷的大小根据制动力矩,摩擦片面积计算得出.试验路段附着系数分别.2....0....0...9.......7.......u ....t..o...m ......o .... b....i.1..e ...... P....a ...—rt—sO65S.Mises fAvg:75% 统路面635650443832l91307094785为0.8和0.15.两种工况下压力的变化曲线如图2,3所示.制动盘与制动块接触面之间摩擦系数为0.37,制动片面积为0.O04m..为便于计算,模型忽略了汽车行驶时由振动引起的位移误差.3计算结果及分析根据试验车辆实际测得的制动力矩曲线,计算分析时间取为1S,即车辆在1S内完成整个紧急制动过程,取计算步长为0.01S.两种工况下计算得出的vonMises应力(即根据第四强度理论换算的等效应力)云图,如图5,6所示.可以看出,在相同的制动过程中,ABS作用时的低附着系数路面制动时,制动盘所受的应力水平总体上大于高附着系数路面制动时所受的应力.由图5可看出,在制动初始阶段,两盘上的应力分布规律和变化趋势基本相同.但在0.15s时,制动力达到最大值后,两盘面上的应力分布有很大差别,如图6所示.在高附着系数路面制动时,由于制动力一直保持在最大值附近,制动盘很快进入抱死状态.因此,制动盘只在接触区域的应力较大.在低附着系数路面上制动时,由于ABS的作用,整个制动过程中制动盘保持旋转,制动盘与制动片相接触的区域是在变化的,使得应力分布更加均匀.S.Mises(Avg:75%)fb)低附着系统路面图5ABS制动0.05s时的应力云图(a)高附着系统路面(b)低附着系统路面图6ABS制动0.15s时的应力云图研究与开发2e+071e+07le+07Ie+070e+07Oe+O79e+O79e+078e+078e+064e+069e+065e+06(下转第63页)666666666655500O00OO0O0O00+++++++++++++ eeeeeeeeeeeee82604826O4456790234679082663l8529631l34爨蹼7LL&lI=-l●t一一一图3主程序流程图4结论依据以上硬件设计完成基于TMS320LF2407A的四轮转向运动控制器,该控制器以高速DSP为核心,辅以相应的外围电路,可以实现高速,高精度的复杂控制规律,能够满足四轮转向模型车在实际运动的要求.通过在模型车上的试验结果表明该控制器有很好的控制性能,能够实现复杂的大量运算量控制算法,具有较高应用价值.参考文献:【1】汪安民,程昱,徐保根.DSP嵌入式系统开发典型案例[M].北京:人民邮电出版社,2007:85—100.【2】三恒星科技.数字信号处理器(DSP)易学通[M].北京:人民邮电出版社,2006:15—28.【3】杜琳,姜久春.双高端开关器件MC33486在车身电控系统中的应用[J].电气应用,2005,24(7):122—124.【4】殷国栋,陈南.四轮转向控制技术理论及应用研究[J].山东交通学院,2008,16(2):10—13.【5】NagaiMassao,UedaEtsuhiro,MoranAntonio.Nonlineardesignp—proachtofour—wheel-steeringsystemusingneuralnetworks[J].Ve—hicleSystemDynamics,1995(24):329—342.【6】丁磊,经怀明,包帅善.基于TMS320LF2407A的电动助力车控制系统设计[J].微电机,2006(39):41—44.【7】王岩.基于DSP的运动控制器的硬件设计[J].电子器件,2004 (2):298—302.【8】刘竞一.汽车四轮转向模式及智能控制技术研究[D].重庆:重庆交通大学,2008:71—75.作者简介:张健(1984一),男,河北迁安人,硕士,研究方向:汽车电子.电话:135****0065,E—mail:******************.收稿日期:2009—05—26(上接第5O页)本系统软件部分所要实现的功能是对EPS系统状态数据, 行车状态数据的信号传输,触摸屏液晶显示,数据存储,读写SD卡,USB和蓝牙通信等功能.系统的主程序流程图如图4 所示.4结束语EPS多功能随车诊断仪的应用使EPS客车轻便换挡系统更加完善,更加稳定,不但具有显示,记录的功能,当系统出现.2.........9......7......A.....u..t..o...m.....o...b...i.1.e.....P....a..—rt—s063研究与开发故障时能迅速作出判断,可进行预知,延时,紧急维修,保证EPS系统正常运行,而且关键数据的存储分析为后续的EPS自学习系统和规范司机操作提供了重要的依据.本文创新点在于不仅摈弃了以字符显示的LCD传统显示模式,而采用TfTr触摸屏显示,能以图片或统计格式进行显示,直观易懂.而且本系统集成的蓝牙无线通讯模块,能更好地与上位机进行通讯,具有广阔的发展和应用前景.参考文献:【1】张元良,吕艳,王建军.智能仪表设计实用技术及实例[M].北京:机械工业出版社,2008.【2】易志明,林凌,郝丽宏,李树靖.SPI串行总线接151及其实现[J]. 自动化与仪器仪表,2002(6).【3】张洪涛,莫文承,李兵兵.基于SPI协议的sD卡读写机制与实现方法[J].电子元器件应用,2008,10(3).【4】苏雪莲.蓝牙产品及蓝牙芯片模块的特性与应用[J].电子技术,2002,6(9):4O一42.【5】邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1996.作者简介:刘欣(1958一),男,辽宁大连人,副教授,硕士生导师,主要从事自动化控制及智能仪表的研究.电话:136****4829,E—mail:*************************.收稿日期:2009—05—11(上接第55页)北京:电子工业出版社,2008.【3】李卫民,杨红义,王宏祥.ANSYS工程结构实用案例分析[M]. 北京:化学工业出版社,2007.【4】李兵,何正嘉,陈雪峰.ANSYSWorkbenck设计仿真与优化[M].北京:清华大学出版社,2008.作者简介:李振世(1982一),男,河北邯郸人,硕士研究生,研究方向为机械设计及理论.电话:158****4758,E—mail:******************.收稿日期:2009—06—15(上接第65页)4结论车辆制动器系统制动过程是一个接触摩擦问题,通过ABAQUS有限元分析软件,对在不同附着系数路面的紧急制动时制动盘的动应力分布进行了研究.结果表明.在低附着系数路面,ABS的应用虽使制动盘的局部应力有所增加,但整个制动器的动应力分布更加均匀,更有利于结构的安全.参考文献:【1】余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2004.【2】刘颖姣,王贵勇,韩继光.汽车ABS技术的发展趋势研究[J].重型汽车,2006(6):21—22.【3】陈家瑞.汽车构造下册[M].北京:人民交通出版社,2002. 作者简介:杜鹏(1983一),男,汉,陕西西安人,硕士研究生,主要从事结构分析与测试技术研究.电话:158****8162, E—mail:dupeng一*************.收稿日期:2009—06—29。

基于ABAQUS的风机塔筒模块化结构有限元分析侯文英;赵海龙【摘要】对76.7 m大型水平轴风力发电机锥筒式塔筒进行模块化设计,采用分段分瓣结构形式,各瓣塔筒连接板连接,各段采用反向平衡法兰连接,用高强度螺栓紧固.根据塔筒整体应力分布,取模块化塔筒底部反向平衡法兰建立子模型,用有限元软件ABAQUS对塔筒子模型进行强度分析.结果证明,模块化塔筒强度满足工程要求,保持了设计前塔筒力学特性,为大功率风力发电机塔筒制造、运输、安装优化工艺,降低成本.【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》【年(卷),期】2013(032)003【总页数】4页(P244-247)【关键词】风机塔筒;模块化;有限元;ABAQUS【作者】侯文英;赵海龙【作者单位】内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TU311.1随着现代设计、制造、材料等诸多技术的发展，国内外主要风机制造商都开始了10 MW风机的研发和制造，使风电设备逐渐大型化，从而带来塔筒的制造、运输、安装的工艺和成本问题.为此，对某定型风力发电机塔筒进行模块化结构设计，并利用大型有限元分析软件ABAQUS对其进行静强度分析，验证模块化塔筒结构的可靠性、稳定性和合理性.以内蒙古达茂巴音风电场某定型风力发电机塔筒为例，塔筒高度76.7 m，底端直径4.2 m，顶端直径2.8 m，共三段.依据风电场建设工程中车辆的规格、吊装机械的载重量和塔筒的制造工艺要求对塔筒进行模块化结构设计后，塔筒的底段7.2 m整体制造，塔筒的顶段2.4 m整体制造，其他部分采用分段分瓣式结构，每段16.8 m，共四段，每段均分三瓣，如图1所示.塔筒各段之间采用了反向平衡法兰［1，2］连接，摩擦型高强度螺栓紧固，提高连接的可靠性和安全性.塔筒各瓣之间采用连接板连接，采用抗剪切高强度螺栓.其中，反向平衡法兰的紧固螺栓型号为M48，各瓣塔筒的连接处螺栓型号为M42. 首先对设计前塔筒结构进行强度分析和模态分析，为塔筒模块化设计提供参数.对塔筒在额定风速14 m/s、切出风速25 m/s和抗最大风速53 m/s的工况下分别进行有限元分析，得到塔筒应力与变形沿塔筒高度变化的分布情况，如图2所示. 结果证明，塔筒最大的危险部位为底段门洞区域，在切出风速的工况下门洞附近的应力达到最大.参考文献［3］，增大塔筒底段的直径和壁厚，即可以提高塔筒的一阶固有频率，避开塔筒的激振频率，还可以增加塔筒整体的强度.所以塔筒模块化设计重点考虑塔筒底段，通过调整塔筒壁厚和直径以增加塔筒的强度.对模块化塔筒进行强度分析时，选取切出风速25 m/s工况下底端塔筒和第二段模块化塔筒的法兰连接部位为研究对象，建立塔筒的子模型.模块化塔筒主要参数除了各瓣塔筒尺寸，最关键是塔筒连接缝的夹角，即图1中塔筒轴向相邻各瓣塔筒连接缝的夹角.因为第二段塔筒均分为三瓣，各瓣塔筒所对应的圆周角都为120°，所以连接缝相对转动范围为0°～60°，如图3所示，连接缝由塔筒背风方向①位置逆时针转动60°到②位置.当塔筒连接缝夹角为0°时，连接缝处于塔筒背风方向，由塔筒设计前强度分析可知，塔筒背风区域应力大于塔筒迎风区域.以选取最危险工况为原则，确定夹角为0°时模块化塔筒的结构为研究对象，验证模块化塔筒结构的可靠性.（1）分析对象在建模过程中，选取底段塔筒与第二段塔筒为研究对象，在轴向，从连接法兰向上取1 500 mm的塔筒高度，向下取1 000 mm的高度，因为模型中两端塔筒高度大于（D为塔筒直径，h为厚度），可以忽略边界影响［4］.反向平衡法兰的紧固螺栓数为72个，各瓣塔筒连接处螺栓数为7个，因为塔筒均分为三瓣模块化塔筒，共计21个.在建立模型时螺母与螺栓简化为一体，忽略内部作用力.（2）单元与网格划分为提高计算效率，满足计算精度，单元类型采用三维8节点减缩积分单元，即ABAQUS单元库中的C3D8R［5］单元.该单元能适应较大变形，具有较好的接触模拟能力且计算成本较低.如图4所示，子模型中螺栓划分单元以20 mm为边长，其它划分单元以35 mm为边长，总单元数为80 611个.（3）材料性能采用理想弹性材料模型，材料弹塑性发展和单元刚度由Von－Mises屈服准则及相关的流动法则确定，采用等向强化理论［6］.塔筒材料 Q345E，屈服强度 345 MPa，螺栓材料42CrMo，屈服极限900 MPa，弹性模量均取2.06 ×105MPa，泊松比取0.3.（4）接触与分析步设置接触面定义接触属性，包括两种:束缚约束（Tie）和接触对（Contact pair）.两法兰面间关系设置为接触对接触，法向属性采用“硬”接触（Hard），切向属性采用粗糙摩擦接触（Rough），其它接触面关系均设置为面面粘结［7］.接触面有螺母与塔筒塔体的连接面、螺栓帽与塔筒塔体的连接面、反向平衡法兰的对接面以及连接板与塔筒塔体的连接面.每瓣塔筒的连接缝处螺栓主要受剪切作用，为了减少计算量，把螺栓简化为参考点，在建模时把参考点与连接板上的螺栓孔内壁与塔筒上的螺栓孔内壁约束在一起，具有相同自由度.塔筒筒壁上端在中心建立参考点，并与端面单元节点建立Coupling 约束，弯矩与推力施加在参考点上.其分析步设置［8］，如表1所示.在子模型分析中，变形量较大的部位为每瓣塔筒的反向平衡法兰连接处，如图5所示.图（a）为塔筒外表面，塔筒连接缝处有隆起变形趋势;图（b）的反向平衡法兰板拼接处加强板变形量最大.从计算结果得出子模型最大变形在加强板部位.而应力分析表明:子模型的最大应力部位在背风方向的螺栓上，大小为521.6 MPa，塔筒筒体应力较大部位在反向平衡法兰的拼接部位，约为260 MPa，如图6所示.由于螺栓屈服极限900 MPa，计算出许用拉应力720 MPa，大于521.6 MPa，满足螺栓强度设计要求.而塔筒材料Q45E的屈服极限345 MPa，大于260 MPa，满足塔筒强度设计要求，与设计前塔筒结构在该部位的强度基本一致，如图2所示7.2 m处应力值约250 MPa.该塔筒子模型为塔筒的最危险部位，其强度在安全设计范围内，进一步证明模块化塔筒整体结构的强度符合设计要求，塔筒分段分瓣结构设计合理.（1）连接反向平衡法兰螺栓在子模型应力分析中，应力最大值出现在螺栓上，记为M48－1，此螺栓在子模型背风方向上，即塔筒连接缝夹角为0°时反向平衡法兰拼接处的螺栓，螺栓应力最大位于螺栓与螺母连接面，为最大拉应力，如图7所示.子模型反向平衡法兰紧固螺栓个数72，其中与背风向螺栓相对位置螺栓记M48-36，在有限元分析过程中，螺栓M48-1和螺栓M48-36在整个分析步过程中应力的历程变化情况，如图8所示.从图中得出，螺栓在施加预应力之后，拉应力达到了350 MPa，在分析步2施加载荷和分析步3施加弯矩的过程中螺栓M48-1拉应力增大，而螺栓M48-36的拉应力减小，减小了施加预应力之后的螺栓长度，降低了螺栓拉应力.可见预应力值的大小对塔筒稳定性有很大影响.（2）连接各瓣塔筒螺栓从子模型应力分析可以得出，背风方向塔筒连接第一螺栓孔处应力值为174 MPa，为连接缝最大应力部位.因为连接各瓣塔筒的螺栓主要受剪切应力，连接板和塔筒上螺栓孔表面单元节点的应力值174 MPa，等效于作用在螺栓上的剪切应力，小于螺栓的许用切应力432 MPa，符合设计要求.以巴音风电场某定型风机塔筒为研究对象，提出模块化塔筒结构设计方案，利用有限元软件ABAQUS对模块化塔筒子模型进行静强度分析，结果证明其力学特性在设计允许范围内，达到了设计要求，模块化塔筒结构合理，而且，模块化塔筒结构关键参数连接缝夹角，经过多次分析得出最优值为25°～30°，可提高模块化塔筒稳定性;由于模块化塔筒尺寸规格减小，表面处理可以采用热浸镀锌处理，提高塔筒使用寿命;在运输过程中，降低对车辆规格要求，提高车辆运输灵活性;在塔筒安装过程中，降低了吊装机械规格，减少工时费用，所以，风电塔筒模块化结构可以优化塔筒制造、运输、安装工艺，降低成本.【相关文献】［1］马人乐，黄东平，吕兆华.反向平衡法兰有限元分析［J］.特种结构，2009，26（1）:21-25. ［2］刘凯.风力发电机新型反向平衡法兰研究与实验［D］.上海:同济大学，2008.［3］李斌，姜福杰.风力发电机锥筒型塔架的模态分析［J］.内蒙古科技大学学报，2009，28（4）:364-368.［4］孙世峰，蔡仁良.基于紧密度要求的法兰接头三维有限元分析［J］.石油机械，2004，32（10）:27-30.［5］庄茁，张帆.ABAQUS非线性有限元分析与实例［M］.北京:科学出版社，2005.［6］陈真.风力发电机组高强度螺栓连接技术研究［D］.重庆:重庆大学，2011.［7］严晓林，刘希凤.基于ABAQUS的风力机塔筒螺栓连接接触非线性分析［J］.科学技术与工程，2011，11（28）:6842-6845.［8］周芝庭，冯建芬，谷春笑.基于ABAQUS螺栓接头的接触有限元分析［J］.金陵科技学院学报，2008，24（4）:9-12.。

abaqus案例
Abaqus是一种广泛使用的有限元分析软件，用于模拟各种工程问题。

以下是一个关于抗风塔设计的Abaqus案例。

针对抗风塔的设计，需要进行结构分析来确定其承受最大风荷载
的能力。

这个案例使用了Abaqus这一强大的有限元分析工具，其中包
括了以下步骤：
首先，建立三维模型。

这个模型代表了一个矩形筒体形的抗风塔，其尺寸和几何形状与实际设计一致。

其次，定义材料性能。

结构材料
是铝合金，使用Abaqus的材料数据库来定义材料的应力-应变曲线。

接下来，设置边界条件。

在这个案例中，地面为固定边界，风荷
载通过侧面分布在塔身上。

对于风荷载，使用预定义的速度和压力分布，这相当于对风场进行了划分并进行平均计算。

完成了这些步骤后，可以进行结构稳态解的计算。

在这个阶段，Abaqus将使用所定义的材料和边界条件，对模型进行处理，来计算塔
结构的稳态响应和位移。

这个过程可以帮助我们确定抗风塔当前的承载能力及其弹性变形情况。

最后，我们可以将模型加入最大风荷载，以模拟超载情况下的反应。

这可以帮助确定抗风塔的耐久性，以及可能的破坏形式。

整个过程都可以通过Abaqus快速灵活地完成，它可以模拟出各种不同的条件下的结构响应，并且提供了极为详尽的计算结果。

这可以帮助设计人员更好地优化结构设计，并确保其能够承受最大的负载。

焦炭塔热应力分析计算赵志阳;栾江峰;谢腾腾;崔明吉【摘要】利用ABAQUS软件模拟出了焦炭塔工作周期内的温度变化、应力变化.采用顺序耦合的方法分析焦炭塔所受的热应力.分析从新塔准备直至老塔处理,其中共包括5个工作阶段.结果显示,几个阶段的温度场分布对应力结果有显著影响.试压、油气预热、生焦的初始阶段比较类似,都处于温度上升阶段,最大应力出现在裙座部位,分别为183.6、242.7、250.4 MPa,且焊缝处应力大于筒体.吹汽阶段塔体温度下降,焊缝处应力小于筒体应力.水冷阶段的应力分布类似于温度分布,存在一个随冷焦水不断移动的高应力截面,其中最大应力可达400.4 MPa,已超过了材料的屈服极限,导致筒体出现了局部塑性变形.经反复循环,会引发"热应力棘轮"现象,由于塑性变形的不断积累,故造成焦炭塔的鼓胀现象.%Software ABAQUS was used to simulate the changes of temperature and stress of coke tower in the working period. The sequential coupling method was used to analyze the thermal stress of coke tower. Thermal stress analysis of the five periods was conducted firstly. The results showed that, the temperature field distribution obviously affected the thermal stress results. There was a temperature rising during the period of pressure test, oil preheating and coking, the thermal stress of these three periods was similar, the max stress located in the skirt and the maximum values were 183.6, 242.7 and 250.4 MPa, respectively. The stress of the weld was greater than that of the cylinder. The temperature reduced at the stage of steam blowing, and the stress of the weld was less than that of the cylinder. The stress distribution was similar to the temperature distribution during water cooling. Therewas a high stress gradient section which was moving with the water. The max stress was 400.4 MPa, which exceeded the yield limit of the material to cause the local plastic deformation. Thermal stress ratchet will occur after lots of process cycles. The plastic deformation will accumulate constantly, which can eventually lead to the distortion of the tower.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)009【总页数】4页(P1909-1912)【关键词】焦炭塔;温度;热应力;耦合分析【作者】赵志阳;栾江峰;谢腾腾;崔明吉【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;抚顺远宏石化设备科技开发制造有限公司,辽宁抚顺 113008【正文语种】中文【中图分类】TQ018Abstract:Software ABAQUS was used to simulate the changes of temperature and stress of coke tower in the working period. The sequential coupling method was used to analyze the thermal stress of coke tower. Thermal stress analysis of the five periods was conducted firstly. The results showed that, the temperature field distribution obviously affected the thermal stress results. There was a temperature rising during theperiod of pressure test, oil preheating and coking,the thermal stress of these three periods was similar, the max stress located in the skirt and the maximum values were 183.6, 242.7 and 250.4 MPa, respectively. The stress of the weld was greater than that of the cylinder. The temperature reduced at the stage of steam blowing, and the stress of the weld was less than that of the cylinder. The stress distribution was similar to the temperature distribution during water cooling. There was a high stress gradient section which was moving with the water. The max stress was 400.4 MPa, which exceeded the yield limit of the material to cause the local plastic deformation. Thermal stress ratchet will occur after lots of process cycles. The plastic deformation will accumulate constantly, which can eventually lead to the distortion of the tower.Key words:Coke tower; Temperature;Thermal stress;Coupling analysis延迟焦化属于炼厂二次加工方式，其工艺简单，成本低，被广泛应用在重质油的加工中，同时也是提高炼油厂轻质油收率的重要手段。

基于SIMPACK与ABAQUS的风机传动链动力学联合仿真研究杨柳、吕杏梅中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部0引言风电机组传动系统是风力发电机的重要组成部分，随着风电机组单机容量的不断提高，其传动系统的扭振、部件共振现场日益突出，因此建立风机传动系统高精度动力学模型和动态分析是风电机组设计、控制和故障诊断的关键。

风力发电机传动链的动力学行为是确定设计载荷和校核零部件的重要因素，本文从多体动力学(MBS)角度出发，结合转子动力学、模态理论，以SIMPACK专业动力学软件作为仿真平台，联合ABAQUS子结构分析处理轴类、行星架等零件，生成柔性体超单元，建立高精度整机传动链动力学模型，分析系统运行时的特征频率，评估传动链的动力学行为以及传动链的共振特性。

1风机传动链动力学模型1.1传动链模型结构简述本文分析对象为双馈风力发电机组传动链系统，其结构拓扑图如图1所示：图1传动链拓扑图传动链系统总成由叶轮、主轴、齿轮箱、联轴器、发电机、主机架组成，另外还考虑齿轮箱和发电机的弹性支撑以及主轴轴承、主轴涨紧套等连接。

系统功率是由叶轮捕获风能产生的转矩，经主轴传递至齿轮箱提升转速，通过联轴器最终传递至双馈发电机转子，完成风能-机械能-电能的转化。

1.2柔性体建模柔性体模型可描述成两组自由度：边界自由度和内部自由度。

下式描述了原始模型和超单元模型的自由度关系[q Bq I]=[I0ΦCΦN][q Bp]式中q B——边界自由度向量；q I——内部自由度向量；[ΦC T]T——约束静力模态矩阵；ΦN——正则模态矩阵；p——保留正则模态向量；风机传动链系统的主要激励源是轴转频和齿轮箱轮齿啮合的动态激励，这些激励通过齿轮、轴、轴承等部件传递给传动链各部件，使其发生共振，并辐射噪声。

为计算风机传动链系统激励，分析各部件振动能量，本文采用多体动力学建模，结合转子动力学方法对系统动态激励进行求解。

传动链系统中三维转动模型轴类部件以及齿轮箱行星架使用体单元（六面体、棱柱或四面体）建立有限元模型，简化的刚度、质量、阻尼矩阵和载荷向量描述了子结构，再通过ABAQUS软件处理成超单元，生成具备约束模态——静力变形和正则振动模态——动态变形的柔性体，其中有限元模型如图2所示。