基于WORKBENCH的平臺組塊吊點應力分析

李石峰 冷百廣

摘 要： 使用workbench有限元分析軟件對平臺組塊吊耳進行分析計算，得出吊耳應力、應變，對吊耳進行結構設計。

關鍵詞： workbench；平臺拆除；吊耳；應力分析

本項目組塊重163.7t，組塊四角均布4個吊耳，吊裝時索具水平面成60度斜向上，單個吊耳設計吊重載荷47t。

1 Workbench軟件介紹

Workbench建立了CAD/CAE協同仿真環境，解決了CAE軟件的異構問題。可以直接調用CAD軟件（如 Pro/E、Ug等）創建的模型進行有限元網格劃分，求解，提高了應力分析的效率。

2 平臺組塊吊耳應力分析

2.1 基本設計參數

本文的分析對象吊耳材質：Q345D，許用應力[σ]：207 MPa，（取0.6σ），綜合影響系數： K=2.0，設計溫度T=20oC；吊耳載荷：Fv=926.17Kn，分解為三個方向分力為：Fx=463.085Kn；Fz=802.063Kn。

2.2 建立有限元模型

在Workbench DM模塊進行幾何建模，主板 t=40mm，襯板 t=25mm，墊板t=25mm；

在engineer data模塊設置材料參數為Q345D；在Static Structural進行網格劃分，采用10節點四面體單元進行網格劃分，劃分結果為1376單元，2777節點。如圖1所示。

2.3 邊界條件及求解

吊耳焊接在結構型鋼上，對吊耳底面施加固定約束，對吊耳水平向上60度半圓孔施加組合載荷 Fx=463.085Kn；Fz=802.063Kn，對襯板施加水平向外的載荷46.4kN，如圖3所示；進入求解器求解，得到吊耳應力云圖，紅色為最大，藍色為最小，最大總變形為0.21mm出現在吊耳主板頂部。應力云圖如圖 3所示，最大大應力為150.61MPa出現吊耳孔中間位置。

2.4 應力評定

圖2所示最大大應力為150.61MPa出現吊耳孔中間位置，小于鋼材Q345D許用應力207MPa。最大大形變 0.21mm為彈性形變。吊耳設計載荷30t滿足材料強度要求。

3 結束語

通過對30t吊耳進行初步的結構設計，用 Ansys Workbench進行應力計算，得出吊耳承受的最大大應力值，安全評定后，得出采用 Q345D制造吊耳是可行的，為吊耳優化設計提供了參考。

參考文獻

[1] GB150—2011鋼質壓力容器 [S].

[2] HGT21574—2008化工設備吊耳及工程技術要求 [S].

[3] 余偉煒，高炳軍 .ANSYS在機械與化工設備中的應用 [M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[4] 2004 ANSYS Ine.ANSYS Advanced Analysis Techniques Guide[Z]. ANSYS Ine.

作者簡介：李石峰（ 1986—），男，河北邯鄲人，工程師，主要研究方向為海洋工程。