基于ABAQUS的导管架运输支座优化设计

张诗清

摘  要：ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS解决了大量结构（应力/位移）问题，文章以导管架运输支座的设计，通过建模、有限元分析和应用，完成了支座的设计、优化和验证。

关键词：ABAQUS;有限元分析;支座

中图分类号：TU318         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）36-0090-02

Abstract： ABAQUS is a powerful finite element software for engineering simulation， which can solve problems from relatively simple linear analysis to many complex nonlinear problems. ABAQUS solves a large number of structural （stress/displacement） problems. Based on the design of jacket transport support， through modeling， finite element analysis and application， the design， optimization and verification of the support are completed.

Keywords： ABAQUS; finite element analysis; support

前言

某工程風机导管架重量900t，采用4个支座进行支撑，采用4个支座进行支撑及运输。在支座设计过程中，应用ABAQUS软件进行分析，优化设计。

1 支座设计

导管架支座由支腿、横向H钢、纵向H钢、支承管柱组成，如图1所示，对各个部件分别计算。

2 有限元计算

2.1 建模

根据设计图建立支座三维模型，按有限元处理的一般原则对三维模型进行了合理简化[1]，在模型中略去了挡块、小螺栓孔、焊缝、倒角等。

2.2 设定材质

模型中所有H钢、钢板材质均为Q235，本计算不考虑材料非线性，有限元的材料模型取为各向同性的线弹性模型[2]，材料参数为：弹性模量E=206000MPa，泊松比？滋=0.3，屈服强度235MPa。

2.3 设置约束条件及载荷

约束条件：对模型10个支腿底面进行约束，使其三个方向位移为0，如图2所示。

载荷：在支座顶部承载面加载竖直向下压力，P=900×10000×1.1×1.1/4/785398=3.47MPa，接触面积A=785398mm2，动载系数取1.1，不均衡系数取1.1。

2.4 网格化模型

在abaqus/CAE中采用四面体单元C3D4划分网格，如图2所示。

2.5 求解及后处理

对有限元模型施加约束和材质参数，通过计算可得到应力状况及变形，如图3和图4所示。云图中应力S Mises为等效应力，单位为MPa;变形云图中的U Magnitude为合成变形，单位为mm。云图中暖色调处为变形或应力值较高的地方;冷色调处为变形或应力值较低的地方。

由图2应力云图可看出，导管架支座最大等效应力为178.2MPa，出现在纵向H钢中部筋板处。

由图3变形云图可看出，导管架支座最大变形量为1.7mm，出现在支座几何中心位置。

3 结束语

ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，通过ABAQUS有限元分析与理论计算对比，导管架支座强度、刚度满足要求，并成功应用于工程。

参考文献：

[1]尚晓江，邱峰，赵海峰，等.ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用[M].北京：中国水利水电出版社，

2006（01）.

[2]庄铁，谢俐.结构优化设计的有限元方法分析[J].山西建筑，2007，33（11）：66-68.