轉爐托圈機械-熱應力耦合三維非線性分析.pdf

1、　　轉爐托圈支撐轉爐爐體，并傳遞爐體傾動力矩，是煉鋼機械中極其重要的部件。它在工作過程中，受到熱負荷和機械負荷的共同作用，工況惡劣，容易產生裂紋而導致破壞。本文首先從理論上分析了托圈的機械應力、熱應力的有限元計算原理，并以新設計的轉爐托圈為例，進行了實體建模。然后用三維非線性有限元法對其機械應力、熱應力及二者的耦合分別進行了計算，研究了托圈在不同工況下其應力分布和變化規(guī)律。通過研究表明：托圈機械應力整體分布較低，位移較小，而且爐體處于不

2、同的工作角度時，托圈產生的應力并不對稱，下半托圈整體應力比上半托圈整體應力要大，而且隨著傾動角度的增加，上部托圈應力減小。研究還發(fā)現(xiàn)熱應力是導致托圈破壞的主要原因，它是機械應力的2～3倍。托圈周向溫差引起的熱應力比較小，可以忽略不計，徑向溫差引起的應力較大。當托圈受機械-熱應力耦合作用時，托圈下部的應力值始終稍高于托圈上部，無論在何種工況下，球鉸耳座附近應力都較高，為托圈的危險區(qū)域。根據(jù)托圈的應力分析，可以提出具體的設計方案，對托圈采用