基于有限元的整体框架式磷铁环压脱机结构设计及分析研究

摘要

磷铁环压脱机是大型预焙电解铝生产企业碳素阳极组装生产线的关键设备之一，随着电解铝生产技术水平的提高和生产规模的不断扩大，研制一台安全高效的磷铁环压脱机对中小型电解铝企业来说具有明显的现实意义和经济效益。
　　本文针对行业内生产自动化程度不高的中小企业所使用的磷铁环压脱机进行结构分析和优化设计，完成了对磷铁环压脱机机身结构的优化与分析。
　　本文介绍了磷铁环压脱机的基本结构、工作原理、有限元法的基本概念和方法，提出了磷铁环压脱机有限元静态和模态分析的方法。以电解铝行业内通用的磷铁环压脱机为基础，通过对其在生产中产生的各种状况的分析研究，提出结构优化方案，初步得出新的机身结构。采用Pro/E进行三维实体建模，以分析软件ANSYS Workbench作为工具，对简化后的机身框架模型进行静态及动态有限元分析。在静态分析后得到应力应变云图,并根据分析结果提出新的优化措施。通过模态分析给出了机身振动的前六阶固有频率及相应振型，并对结果进行了分析和评价。
　　本文提出了磷铁环压脱机的优化方案，并通过有限元分析验证了结构优化后的磷铁环压脱机满足生产所需的强度及刚度，整体动态性能也十分稳定。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 磷铁环压脱机概述

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的研究内容及研究意义

第2章 磷铁环压脱机的机身结构设计

2.1 磷铁环压脱机的整体结构

2.2 磷铁环压脱机的普遍问题

2.3 改进方案

2.4 整体改进方案

2.5 本章小结

第3章 磷铁环压脱机机身框架有限元模型的建立

3.1 有限元方法概述

3.2 框架式压脱机机身框架的有限元分析方法

3.3 磷铁环压脱机机身框架有限元模型的建立

3.4 本章小结

第4章 磷铁环压脱机机身框架的有限元静态分析

4.1 载荷与边界条件的设置

4.2 磷铁环压脱机机身框架静态有限元结果分析

4.3 本章小结

第5章 磷铁环压脱机机身框架的有限元模态分析

5.1 模态分析概述

5.2 模态分析基础理论

5.3 模态分析的步骤

5.4 模态分析的计算方法

5.5 模态分析的结果

5.6 本章小结

第6章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢