带夹套水冷矩形真空炉的有限元法分析设计

 带夹套水冷矩形真空炉的有限元法分析设计

　主要论述了如何利用有限元分析设计法完成真空容器结构优化设计,利用大型有限元分析软件AN-SY S完成了带夹套水冷的矩形真空容器内外层壳体壁厚及炉门厚度的优化计算,并据此建立了三维实体模型,将模型导入AN SY S软件施加两种工况下的约束和载荷,划分单元,进行了整体有限元分析和二次优化,给出了分析结果。

　近年来,随着宇航科技、生物基因工程和稀土金属提纯等科学技术的发展,真空容器作为重要的科学实验设备和生产技术手段,在许多领域得到了越来越广泛的需求。虽然大多数的真空容器都是圆筒形,原因就是制造容易,节省材料而且强度好,但是矩形容器因其有内部可利用空间大,占据空间小等特点,在某些行业中得到一定程度的应用。然而如何能够减少金属材料的使用,减轻设备的重量,得到刚度、强度和稳定性都良好的矩形真空容器,这在现行的真空容器设计中是比较困难的,本文将试图利用近年来在化工容器设计中已经引入的有限元分析设计法对这一课题进行探讨。

　对于完成本文所述这样一个结构形状、受力情况和边界条件都十分复杂的真空容器的设计，没有适合的计算公式可以使用，传统的计算力一法很难对其应力分布和强度情况得出一个较为准确的判断，更难以获得较优的结构尺寸，这样就有必要通过一些详尽的力学计算，选取合适的真空室壁厚，优化真空室各窗口及加强筋板的基本结构和尺寸。本文将有限元法和AVSYS软件应用到真空炉的设计中，这一力一法可以克服了以往主要依靠工程经验和粗略校核计算的自口性，使设计建立在精确分析的基础上，提高了设计的可预见性、可靠性和合理性，把真空炉的结构设计水平提升到了一个新的高度。