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布袋式除尘器是一种大型的钢结构环保设备。由于布袋式除尘器结构体积庞大,结构复杂,传统的设计方法是在对其结构进行较大的简化,采用一些较为简单的计算模型进行计算,并不能真实反映除尘器本体钢结构的受力状况,只能靠通过降低材料的许用应力来提高结构的安全性,这造成了结构构件截面的确定具有较大的盲目性和保守性,从而造成材料的极大浪费。因此开展布袋式除尘器本体钢结构有限元仿真计算,得到其在各种工况下的应力应交状态,实现其结构优化设计,具有重要的工程意义。
本课题来源于承接的天津帅普环保科技企业孵化器有限公司的凹凸布袋式除尘器系统仿真与结构优化技术开发研究的科研项目。本文结合该实际工程,对该布袋式除尘器本体钢结构的重要组成部分进行了有限元受力分析和优化设计,主要完成的工作包括:
(1)对该布袋式除尘器本体钢结构的结构特点进行了详尽的分析,结合梁和板的特性建立了其有限元数学模型,并用有限元分析软件ANSYS对其建立了有限元实体模型。在建立模型的过程中,采用的是ANSYS APDL编程语言及其ANSYS命令流等来实现参数化建模,以便有利于后续的有限元受力分析和优化设计。
(2)结合实际工况,对该布袋式除尘器的本体钢结构施加特定的边界条件与荷载,最终得到相应的分析计算结果,并对计算结果做进一步的分析和讨论。
(3)根据前面对所得的分析结果可设定设计变量、状态变量和目标函数,对该布袋式除尘器进行优化设计,以达到减轻除尘器的重量、节省材料和降低成本的目的。