帶夾套水冷矩形真空爐的有限元法分析設計

 帶夾套水冷矩形真空爐的有限元法分析設計

　主要論述了如何利用有限元分析設計法完成真空容器結構優化設計,利用大型有限元分析軟件AN-SY S完成了帶夾套水冷的矩形真空容器內外層殼體壁厚及爐門厚度的優化計算,并據此建立了三維實體模型,將模型導入AN SY S軟件施加兩種工況下的約束和載荷,劃分單元,進行了整體有限元分析和二次優化,給出了分析結果。

　近年來,隨著宇航科技、生物基因工程和稀土金屬提純等科學技術的發展,真空容器作為重要的科學實驗設備和生產技術手段,在許多領域得到了越來越廣泛的需求。雖然大多數的真空容器都是圓筒形,原因就是制造容易,節省材料而且強度好,但是矩形容器因其有內部可利用空間大,占據空間小等特點,在某些行業中得到一定程度的應用。然而如何能夠減少金屬材料的使用,減輕設備的重量,得到剛度、強度和穩定性都良好的矩形真空容器,這在現行的真空容器設計中是比較困難的,本文將試圖利用近年來在化工容器設計中已經引入的有限元分析設計法對這一課題進行探討。

　對于完成本文所述這樣一個結構形狀、受力情況和邊界條件都十分復雜的真空容器的設計，沒有適合的計算公式可以使用，傳統的計算力一法很難對其應力分布和強度情況得出一個較為準確的判斷，更難以獲得較優的結構尺寸，這樣就有必要通過一些詳盡的力學計算，選取合適的真空室壁厚，優化真空室各窗口及加強筋板的基本結構和尺寸。本文將有限元法和AVSYS軟件應用到真空爐的設計中，這一力一法可以克服了以往主要依靠工程經驗和粗略校核計算的自口性，使設計建立在精確分析的基礎上，提高了設計的可預見性、可靠性和合理性，把真空爐的結構設計水平提升到了一個新的高度。