開題報告--應(yīng)用ansys軟件對造紙機的輥筒進(jìn)行有限元分析

1、<p>　　本課題的設(shè)計目的、意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　1．本課題研究的目的及意義 </p><p>　　輥筒是造紙機上的最普遍結(jié)構(gòu)部件，它們的類型和數(shù)量都很多。例如，在流槳箱內(nèi)通常有勻漿輥；在網(wǎng)部有胸輥、案輥、伏輥（或真空伏輥）和導(dǎo)網(wǎng)輥；在某些造紙機的網(wǎng)部尚有飾面輥、驅(qū)網(wǎng)輥；在壓榨部有各種結(jié)構(gòu)的壓榨輥（花崗石輥、真空壓輥、包膠壓輥和溝紋壓輥）、毯壓輥、引紙輥、導(dǎo)毯輥

2、；在干燥部數(shù)量很多的烘缸，在某種意義上也可以看作是一種大直徑輥筒類型的部件。此外，在造紙機上還有壓光輥、弧形輥、施膠輥、卷紙輥等等?？梢哉J(rèn)為造紙機基本上是由各種不同類型的輥筒所組成的。輥筒作為造紙機上最普遍的結(jié)構(gòu)部件，它的轉(zhuǎn)速制約著車速的提高，而影響整個設(shè)備的生產(chǎn)效率。輥筒轉(zhuǎn)速主要受其動態(tài)特性的影響，當(dāng)輥筒工作轉(zhuǎn)速在其臨界轉(zhuǎn)速的附近時，由于動態(tài)響應(yīng)造成了輥筒無法進(jìn)行穩(wěn)定工作?，F(xiàn)代的造紙機是一個大型、連續(xù)、高速，自動化程度很高的系統(tǒng)，而且

3、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展紙機的速度有越來越快的趨勢?，F(xiàn)在一臺普通的紙機車速就可以達(dá)到1000m/min，一臺先進(jìn)的衛(wèi)生紙機的速度可以達(dá)到2000m/min的高速度。那些能在低速條件下工作的構(gòu)件又很少的一部分可以繼續(xù)在高速的情況下工作，而大部分的構(gòu)件在高速條件下會因為超過了其臨界轉(zhuǎn)速產(chǎn)生過大的撓度而失效</p><p>　　2．國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀</p><p>　　本課題中我將應(yīng)用ansys軟件對

4、造紙機的輥筒進(jìn)行有限元分析。有限元分析是使用有限元方法來分析靜態(tài)或動態(tài)的物理物體或物理系統(tǒng)。在這種方法中一個物體或系統(tǒng)被分解為由多個相互聯(lián)結(jié)的、簡單、獨立的點組成的幾何模型。在這種方法中這些獨立的點的數(shù)量是有限的，因此被稱為有限元。由實際的物理模型中推導(dǎo)出來得平衡方程式被使用到每個點上，由此產(chǎn)生了一個方程組。這個方程組可以用線性代數(shù)的方法來求解。有限元分析的精確度無法無限提高。元的數(shù)目到達(dá)一定高度后解的精確度不再提高，只有計算時間不斷提

5、高。Ansys軟件是美國ansys公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件，他是世界范圍內(nèi)增長最快的CAE軟件，能夠進(jìn)行包括結(jié)構(gòu)、熱、聲、流體以及電磁場等科學(xué)的研究，在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)藥、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。有限元分析是物理現(xiàn)象的模擬，是對真是情況的近似。通過對分析對象的劃分網(wǎng)格，求解有限個數(shù)值來近似模擬真實環(huán)境的無限個未知量。A

6、nsys分析過程中包括三個主要的步驟：創(chuàng)建有限元模型（創(chuàng)建或讀入幾何模型，定義材料屬性，</p><p>　　二．本課題的主要內(nèi)容</p><p>　　1.參考收集到的各種資料，建立造紙輥筒的實體模型，定義單位制、單元類型、單元實常數(shù)、材料模型和材料特性參數(shù)，以及定義幾何參數(shù)等。</p><p>　　2.對實體模型進(jìn)行簡化與修改；</p><p&

7、gt;　　3.利用ansya的動力學(xué)分析功能對高速導(dǎo)輥進(jìn)行動力特性分析?；谒鶎W(xué)知識的了解，當(dāng)輥子的速度達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速或者接近時輥筒將出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。本體將著重研究在高速運轉(zhuǎn)下的輥筒出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象的內(nèi)在原因，以及解決這些不平衡現(xiàn)象的有效辦法。</p><p>　　4.本課題另一個主要目的就是研究輥子的平衡問題，由于造紙機上眾多的輥筒轉(zhuǎn)速高，跨距長所以在這兒我們將著重研究輥筒的動平衡。在對動平衡的研究過程中了解動不

8、平衡的內(nèi)在原因，并提出堅決問題的初步方案。</p><p>　　5．在對輥筒的動力特性和輥筒的動平衡進(jìn)行了研究之后，我需要對研究結(jié)果進(jìn)行分析，找出解決高速輥子不平衡的更好辦法</p><p><b>　　三．本課題解決方案</b></p><p>　　1．本課題要重點解決的關(guān)鍵問題:</p><p>　　1.1建立合適的

9、輥筒模型。ANSYS程序提供了四種建立有限元模型的方法：直接建模、實體建模、輸入在計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)（CAD）中創(chuàng)建的實體模型以及輸入在計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)（CAD）中創(chuàng)建的有限元模型。</p><p>　　1.2 確定載荷類型。造紙機壓榨輥受的載荷有位移載荷、力矩、面載荷、體積載荷和慣性載荷（輥子自身重力作用）等。</p><p>　　1.3確定分析類型。針對造紙機各輥筒受力、高速運轉(zhuǎn)和承

10、受高溫的特點，主要進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析（用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力），結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析（用來求解隨時間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響），結(jié)構(gòu)非線形分析（結(jié)構(gòu)或部件隨外載荷不成比例）。</p><p>　　2．解決這些問題的研究方法、技術(shù)路線：</p><p>　　2.1研究方法:ANSYS軟件分析法</p><p>　　2.2技術(shù)路線:運用固體力學(xué)的知識對輥筒受力

11、及變形進(jìn)行分析;建模、加載和求解；用ANSYS對輥筒進(jìn)行實體建模，再通過ANSYS進(jìn)行分析；對模型誤差及分析誤差進(jìn)行分析，校正誤差，優(yōu)化壓輥的設(shè)計。</p><p>　　四． 時間計劃和安排</p><p>　　設(shè)計（論文）進(jìn)度安排及完成的相關(guān)任務(wù)（以教學(xué)周為單位）：</p><p><b>　　五．參考文獻(xiàn)</b></p>&l

12、t;p>　　[1] 胡仁喜主編．Ansys13.0機械與結(jié)構(gòu)有限元分析[M] 北京：機械工業(yè)出版社，2012</p><p>　　[3] 宋勇 梁波等主編.精通ANSYS7.0有限元分析[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003</p><p>　　[4] 鄧知新編著 壓榨輥的有限元分析[J].陜西科技大學(xué)碩士論文,2008</p><p>　　[5] 王麗娟 孫