帶夾套水冷矩形真空爐的有限元法分析設(shè)計(jì)

 帶夾套水冷矩形真空爐的有限元法分析設(shè)計(jì)

　主要論述了如何利用有限元分析設(shè)計(jì)法完成真空容器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),利用大型有限元分析軟件AN-SY S完成了帶夾套水冷的矩形真空容器內(nèi)外層殼體壁厚及爐門厚度的優(yōu)化計(jì)算,并據(jù)此建立了三維實(shí)體模型,將模型導(dǎo)入AN SY S軟件施加兩種工況下的約束和載荷,劃分單元,進(jìn)行了整體有限元分析和二次優(yōu)化,給出了分析結(jié)果。

　近年來(lái),隨著宇航科技、生物基因工程和稀土金屬提純等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,真空容器作為重要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)手段,在許多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的需求。雖然大多數(shù)的真空容器都是圓筒形,原因就是制造容易,節(jié)省材料而且強(qiáng)度好,但是矩形容器因其有內(nèi)部可利用空間大,占據(jù)空間小等特點(diǎn),在某些行業(yè)中得到一定程度的應(yīng)用。然而如何能夠減少金屬材料的使用,減輕設(shè)備的重量,得到剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性都良好的矩形真空容器,這在現(xiàn)行的真空容器設(shè)計(jì)中是比較困難的,本文將試圖利用近年來(lái)在化工容器設(shè)計(jì)中已經(jīng)引入的有限元分析設(shè)計(jì)法對(duì)這一課題進(jìn)行探討。

　對(duì)于完成本文所述這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)形狀、受力情況和邊界條件都十分復(fù)雜的真空容器的設(shè)計(jì)，沒(méi)有適合的計(jì)算公式可以使用，傳統(tǒng)的計(jì)算力一法很難對(duì)其應(yīng)力分布和強(qiáng)度情況得出一個(gè)較為準(zhǔn)確的判斷，更難以獲得較優(yōu)的結(jié)構(gòu)尺寸，這樣就有必要通過(guò)一些詳盡的力學(xué)計(jì)算，選取合適的真空室壁厚，優(yōu)化真空室各窗口及加強(qiáng)筋板的基本結(jié)構(gòu)和尺寸。本文將有限元法和AVSYS軟件應(yīng)用到真空爐的設(shè)計(jì)中，這一力一法可以克服了以往主要依靠工程經(jīng)驗(yàn)和粗略校核計(jì)算的自口性，使設(shè)計(jì)建立在精確分析的基礎(chǔ)上，提高了設(shè)計(jì)的可預(yù)見(jiàn)性、可靠性和合理性，把真空爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平提升到了一個(gè)新的高度。