Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 77 ОБОРУДОВАНИЕ действии максимальных рабочих нагрузок [4, 5]. При проектировании новых и доработки уже су- ществующих конструкций широко применяются расчетные методы, реализованные в конечно­ элементных программных комплексах. Процесс расчета в этом случае включает процедуру опи- сания трехмерной конструкции и создания ее мо- дели в ЭВМ, процедуру разбиения на конечные элементы и проведение расчетов. Несмотря на кажущуюся простоту последовательности рас- чета, каждый расчет конкретной конструкции представляет сложную операцию, при выпол- нении которой нужен опыт не только програм- миста, но и опыт специалиста, занимающегося расчетами на прочность. В данной статье рассматривается совершен- ствование конструкции сталеплавильной дуго- вой электропечи ДСП-40-Н1 с позиции обеспе- чения необходимой прочности. 1. Постановка задачи Каркас свода сталеплавильной дуговой элек- тропечи ДСП-40-Н1 представляет собой массив- ную пространственную конструкцию. По задан- ным размерам свода, материала и приложенным нагрузкамтребуетсяоценитьпрочностьконструк- ции. Для проведения необходимых расчетов свод необходимо моделировать как твердотельную конструкцию, но это нерационально с вычисли- тельной точки зрения. Исходя из имеющегося расчетного опыта было принято решение на- брать модель свода из тонкостенных элементов – пластин [6]. Тонкостенная модель свода пред- ставлена на рис. 1 и состоит из 150 пластин. В настоящей работе представлены результаты расчетов наиболее нагруженных конструктив- ных элементов (каркас свода и платформа) ду- Рис. 1. Расчетная модель каркаса свода Рис. 2. Платформа наклоняющаяся Рис. 3. Сетка конечных элементов каркаса свода говой сталеплавильной электропечи ДСП-40-Н1 [4] методом конечных элементов в пакетеANSYS [7, 8]. Решалась линейная задача статики. Пред- полагается, что материал работает в пределах закона Гука [2]. В конечноэлементной модели использовались треугольные и шестиузловые оболочечные элементы, а в свойствах элементов задавалась толщина пластин согласно конструк- торской документации. Действующие нагрузки: на каркас свода по внутреннему диаметру приложен вес свода – 384 600 Н, вес патрубка – 35 000 Н, момент сил от патрубка 86461,620 Н·м. Для платформы выбрано два расчетных случая. 1. Платформа опирается по трем опорам – прикладывается вес печи 1 287 100 Н, вес и мо- мент от свода прикладывается к месту крепле- ния оси поворота свода. 2. Платформа опирается по двум опорам и наклонена к горизонту на 25°. К ней приклады- вается вес печи и вес свода (рис. 2, 3). Для разбиения платформы использовались че- тырехугольные оболочечные элементы (рис. 4).