手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
隨著變壓器電壓等級的提高及容量的增大，變壓器油箱的尺寸變得越來越大，在抽真空及正壓工況下，油箱的變形及應力也將變大，如不進行仔細地分析，將出現(xiàn)油箱變形過大、箱壁及焊縫開裂等問題。本研究中應用ANSYS軟件對變壓器油箱進行了有限元分析，根據(jù)實測結果對有限元模型進行了修正，以使有限元計算結果與實測值一致。
在結構有限元分析過程中，計算結果的準確性主要取決于計算單元種類的選取，同時材料的應力、應變關系的建立也是十分關鍵的。變壓器油箱為薄壁結構，應用殼單元是比較合適的，同時變壓器油箱所用材料為Q235或Q345鋼材，為彈塑性材料，其應力應變關系為多折線關系。如選SHELL63單元，其只能建立線性應力-應變關系，因此對于油箱應力集中部位的應力計算結果不準確，而油箱中應力集中正是油箱焊縫開焊、油箱撕裂的主要原因。如果應力集中部位的應力計算不準確，則油箱結構不能確定。應用ANSYS各種類型的板殼單元對大量產品的油箱結構進行強度計算，發(fā)現(xiàn)計算結果比較準確，同時計算速度比較快的單元類型是四節(jié)點SHELLI81。
對于油箱用鋼材的應力-應變關系應簡化為雙折線，在計算中采用塑性迭代處理，這樣，油箱結構強度計算中應力與變形分布結果與實測結果比較接近。通過以上的分析，確定油箱結構分析采用四節(jié)點板殼單元SHELL181，材料應力應變關系采用雙折線，與油箱結構強度關系不大的部件忽略不予以考慮，由于上下節(jié)油箱為螺栓連接，因此，上、下節(jié)油箱分開進行強度分析是比較合適的。應用ANSYS的APDL語言，對油箱模型進行自動生成。采用APDL語言生成油箱模型有如下優(yōu)點：(1)油箱模型修改容易。(2)可形成油箱模型的參數(shù)化輸入，對于結構相近的油箱可節(jié)省大量的時間。(3)計算模型錯誤檢查相對容易。采用APDL語言生成油箱模型的命令流。油箱模型數(shù)據(jù)文件編制完成后，可應用ANSYS軟件讀入，進行適當?shù)牟僮�，再應用布爾操作中的AOVLAP或AGLUE命令使油箱各部件粘合在一起。最后對油箱各部件材料、厚度進行賦值，變壓器油箱模型如圖所示。
變壓器油箱模型生成后，可按以下步驟進行操作：(1)對油箱進行有限元網格剖分，如果定義的單元尺寸足夠小，則可采用自由剖分。(2)選擇油箱受大氣壓力部分，進行面載荷加載，加載完畢后，按箭頭模式顯示載荷以觀察壓力方向。(3)位移約束加在箱沿螺栓位置。(4)對求解控制(Solution Controls)各項進行設置，主要設置求解步長。(5)求解。(6)通過后處理觀察計算結果。變壓器油箱的變形分布如圖所示，等值應力分布如圖所示，局部等值應力分布如圖所示。在有限元模型的生成過程中，長度單位為mm，壓力單位為N/mm2(MPa)，則輸出結果中變形單位為mm，等值應力單位為MPa。對于油箱各部位的變形值，由于油箱多為螺栓連接，螺孔尺寸大于螺栓尺寸，所以在受力初始階段，箱沿有一個較大的相對移動及轉角，這也是加載初始階段變形增長較快的原因。經過對多臺變壓器油箱的計算分析，高低壓側箱壁的最大變形應與實測值相比，應加一個固定的差值，一般在6mm-7mm之間。對于尺寸相對較小的側壁，計算值與實測值是十分接近的。對于油箱箱壁、加強鐵及箱蓋的允許變形值，一般來說，箱壁、加強鐵變形不超過2.5倍壁厚，箱蓋不超過1.5倍箱蓋厚度，即可認為是安全的。對于油箱的允許應力，以不超過所選用鋼材的屈服強度為原則。例如Q235鋼的屈服強度為235MPa左右，并且奇異點可忽略。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.hanpinfa.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！