稀土萃取生產(chǎn)線槽架優(yōu)化設計研究.pdf

1、槽架是稀土萃取生產(chǎn)線的主要部件之一，其結構性能直接影響稀土萃取溶液的混合及澄清效果，從而對稀土萃取效率產(chǎn)生重要影響。實踐表明，傳統(tǒng)方法設計的槽架存在變形嚴重和振動劇烈的問題，因此對槽架進行優(yōu)化設計研究以各方面提升槽架性能，對保證整個稀土萃取生產(chǎn)線的正常運行具有重要的意義。本文主要內(nèi)容：
　　以150L稀土萃取生產(chǎn)線槽架及傳動機構為研究對象，對槽架及傳動機構傳統(tǒng)方法的設計過程進行分析研究，分析了槽架設計中存在的問題，論證了引入有限元

2、優(yōu)化設計思想的必要性，得到了槽架與傳動機構的整體模型，為后面的有限元分析做準備。
　　基于HyperWorks對槽架進行了應力應變分析，得到其等效應力應變云圖，結果表明槽架的最大等效應力為245.9MPa，大于槽架的許用應力值156.7MPa，又由等效應變云圖得到槽架最大等效應變?yōu)?2.41mm，屬于較大變形。由此可得槽架的應力應變過大，需進行拓撲優(yōu)化以降低槽架的變形和應力。
　　槽架主要受靜力作用，所受動載荷極小，且電機運

3、行也相對平穩(wěn)，但有實踐經(jīng)驗表明槽架存在振動的問題，由此判定槽架有可能存在共振的問題。利用HyperWorks對槽架進行前六階模態(tài)分析，得到了槽架前六階固有頻率和振型，通過和槽架振動的各激勵源頻率對比，發(fā)現(xiàn)槽架二階固有頻率比電機頻率只大1.81HZ，存在共振的危險，因此需要對槽架的固有頻率進行優(yōu)化。
　　對槽架進行以柔度最小化為優(yōu)化目標函數(shù)，以最大應力為槽架材料許用應力156.7MPa和設計空間優(yōu)化前后30％的體積分數(shù)為約束條件，對

4、槽架進行了拓撲優(yōu)化，經(jīng)過優(yōu)化后槽架的最大等效應力降低到了142.5MPa，小于材料的許用應力值156.7Mpa，槽架的最大變形量由32.41mm降低到19.77mm,在槽架變形的許用范圍內(nèi)。
　　經(jīng)過拓撲優(yōu)化設計后，槽架的固有頻率有一定的改善，但是效果不太明顯，因此需進一步進行詳細設計階段的形狀優(yōu)化設計，以進一步改善槽架的固有頻率。經(jīng)過形狀優(yōu)化設計后槽架的固有頻率得到了進一步的改善，有效解決了槽架共振的問題。
　　通過優(yōu)化設