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有限元分析方法介绍 有限元分析的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。 有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。 有限元方法与其它求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地将其描绘为：“有限元法=Rayleigh Ritz法＋分片函数”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。不同于求解（往往是困难的）满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。 对于不同物理性质和数学模型的问题，有限元求解法的基本步骤是相同的，只是具体公式推导和运算求解不同。简言之，有限元分析可分成三个阶段，前处理、处理和后处理。前处理是建立有限元模型，完成单元网格划分；后处理则是采集处理分析结果，使用户能简便提取信息，了解计算结果。 摘要 本文主要对某煤矿地面生产系统，一次破碎站钢结构进行有限元分析。破碎站由受料仓与给料机和破碎平台与控制室两部分组成。对两部分的钢结构分别进行有限元分析。在结果中找到危险的部位进行具体的分析。 首先，建立受料仓与给料机的有限元实体模型。计算等效的载荷，计算出钢结构在载荷下的应力和变形并分析它们的分布情况。 其次，破碎平台与控制室求解过程和上边的一样，但是破碎平台和控制室的连接是铰接，所以在建模的过程中采用耦合的方法进行处理。 最后，对两个有限元实体模型进行模态分析，分别求解出固有频率和模态振型图。 目录 中文摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………………………………Ⅱ 1前言………………………………………………………………………………………1 1.1有限元分析方法介绍……………………………………………………………1 1.2大型有限元分析软件ANSYS介绍………………………………………………2 1.3主要工作…………………………………………………………………………3 2受料仓与给料机的钢结构有限元分析…………………………………………………4 2.1建立有限元模型…………………………………………………………………4 2.2载荷等效计算………………………………………………………………………6 2.2.1主要结构截面几何参数……………………………………………………6 2.2.2实际载荷情况………………………………………………………………7 2.2.3实际等效计算结果…………………………………………………………7 2.3有限元分析结果…………………………………………………………………10 2.3.1受料仓与给料机整体位移…………………………………………………10 2.3.2分析部位图…………………………………………………………………12 2.3.3支撑立柱结果………………………………………………………………13 2.2.4两根纵梁结果………………………………………………………………17 3破碎平台与控制室的钢结构有限元分析………………………………………………19 3.1建立有限元模型…………………………………………………………………19 3.2载荷等效计算……………………………………………………………………22 3.2.1主要结构截面几何参数……………………………………………………22 3.2.2破碎平台实际载荷情况……………………………………………………23 3.2.3破碎平台实际等效计算结果………………………………………………24 3.3有限元分析结果……………………………………………………………………26 3.3.1破碎平台与控制室整体位移………………………………………………26 3.3.2顶层横梁结果………………………………………………………………27 3.2.3破碎机支撑梁结果…………………………………………………………26 3.2.4破碎机立柱结果……………………………………………………………29 4破碎站钢结构模态分析…………………………………………………………………31 4.1受料仓与给料机的固有频率和振型图…………………………………………31 4.2破碎平台与控制室的固有频率和振型图………………………………………32 参考文献……………………………………………………………………………………35致谢………………………………………………………………………………………36 英文资料原文 英文资料翻译