D01:10.13374/i.issn1001053x.1981.04.024 4200轧钢机机架的有限元法计算及计算箅方法分析 治金机械教研室康贵信 摘 要 本文对我国自行设计的第一台4200轧钢机机架进行了较全面的计算，得出了应 力、变形的分布规律及其最大值，并绘出了应力、变形、主应力和等主应力线图 等。 此外，对机架有茂元计算方法进行了12种方案计算并分析与讨论了有关影响因 素，确定合理的计算方法。 一、概 述 4200轧机是我国自行设计和制造的第一台最大的轧钢机，机架是轧钢机中最大、最重要 的零件。本机架具有：承受载荷大、重量大、尺寸大，形状复杂，机架是分段铸造，然后采 用电渣焊焊接成一体等特点。其中一个牌坊重达288吨，承受的最大轧制压力为2400吨。为 了保证产品的质量（具有最小的厚度偏差），要求机架具有很大的刚度和强度。 应用电子计算机对机架作有限元法的计算及分析，能够比较符合实际地找出机架在各种 受力情况下各部位的应力及变形的分布规律，能找出机架转角、孔等应力剧烈部位的应力集 中系数的数值，并能画出机架等主应力线图、主应力分布矢量图和变形图。 为了对机架进行全面分析，采用了十二种不同方案（表1），其中考虑了不同受力情况， 网格疏密程度的不同，地脚位置不同等各种情况来进行分析。 在确定机架有限元法计算简图时，考虑到机架结构及受力的对称性，取机架的一半作为 计算单位。 表1 机架设计方案及数据 方案节点数单元数 枣受力及地脚约束情况 点数 备 注 442 700 30 垂直四点均布力 地脚约束为a 机架上半部网格划分一样 436 696 35 ①②③④ 地脚约束为c 在上、下横梁断面加密 ↑↑↑↑ 地脚约束为a 机架上半部网格划分一样 440 690 18 且较I、I为疏 t↓↓↓ 地脚约束为c L圆角处加密 441 689 31 194
轧钢机机架的有限元法计算及计算方法分析 冶金 机械教研 室 康贵信 摘 要 本文对 我 国 自行 设计 的第一 台 轧钢 机机 架进行 了较全 面 的计 算 ， 得 出 了应 力 、 变形 的 分 布规律 及 其最 大值 ， 并绘 出了应力 、 变形 、 主应 力和 等主 应力线 图 等 。 此 外 ， 对 机 架有限元 计算方 法 进行 了 种方 案计 算并分析 与讨论 了有关 矛响因 素 ， 确定合理 的计 算方法 。 概 述 。 。 轧机是我 国 自行设计和 制造的 第一 台最 大的轧钢机 ， 机架是轧钢机 中最大 、 最 重要 的零件 。 本机架具有 承受 载荷大 、 重 量大 、 尺 寸大 ， 形状 复杂 ， 机架是 分段 铸造 ， 然后采 用 电渣焊焊接成一体等特 点 。 其 中一个牌 坊重 达 吨 ， 承 受 的 最大轧制 压力为 吨 。 为 了保证产品 的质量 具有最 小的厚 度偏 差 ， 要求机架具 有很大 的 刚度和 强度 。 应用 电子 计算机对 机架作有限元 法 的计算及分析 ， 能够 比较 符合实际地找 出机架在 各种 受 力情 况下 各部位 的 应力及变形的 分布规律 ， 能找 出机架转角 、 孔 等应力剧烈 部位 的应力集 中系数的数值 ， 并 能 画出机架 等主 应力线图 、 主 应力分布矢量 图和 变形 图 。 为 了对 机架进行全面 分析 ， 采用 了十二种 不同方案 表 ， 其 中考虑 了不 同受 力情 况 ， 网格琉 密程度 的不 同， 地脚位 置不同 等各种情 况来进行分析 。 在 确定机架有限元法 计算简图 时 ， 考虑 到机 架结 构及受 力的对 称 性 ， 取 机架的一半作为 计算单位 。 表 机 架设 计方 案 及数据 卿巡呼熙 军兰肆军 一 一 … 二巴黑华… 半万 “ 兰 ‘嘿毕… … ‘ 受力 及地脚 约束情 况… 备 注 垂 直 四 点均布 力 ①②③④ 个个 个个 地脚 约束为 地脚 约束 为 。 〔 机 架上半部网格划 分一 样 在 上 、 下 横梁断 面加 密 」 尸 杏杏杏杏 地脚 约束为 地 脚 约束为 机架上 半部 网 格 划 分一样 且 较 、 为疏 圆角处加密 〕 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1981．04．024
续上表 方案节点数单元数 约束 点数 受力及地脚约束情况 备 注 ④ 442 700 30 垂直集 中力 ②④ ↑T 442 700 30 垂直两点 均布力 ↓ 均为方案I情况下的不同受力情况 ①④ ↑↑ 442 700 30 垂直两点 均布力 ④ 覆 垂直集 442 700 30 力中 无地脚约束（自由框架） I 436 696 35 ①②③④ ↑↑↑℉ 地脚约束在上位b 地脚约束在下位d 均为方案I情况下 垂直四点 X 436 696 35 均布力 无地脚约束（自由框架） 地脚位置不同 436 696 24 ↓↓}上地脚位置同方案I(中位) ④ 无地脚约束（自由框架） 436 696 24 垂直集中 地脚位置同方案I(中位) 二、轧钢机机架应力及变形计算结果分析 1.机暴应力的分布 机架上、下横梁及立柱各断面上应力分布及变化规律如图1，表2所示。 从有限元计算结果（方案】）来看机架上、下横梁与立柱的最大应力值相差不算很大， 应力分布是比较合理的。 由于4200轧机机架采用分段铸造，在机架立柱靠近上、下横梁处各有一条焊缝，焊接处 主要承受拉应力。上焊缝断面最大应力值σx=203公斤/厘米2，下煤缝断面最大应力值σx= 128.28公斤/厘米2（表3）。上焊缝处最大应力值比立柱各断面中的最大应力值口￥=245.3 公斤凰米2低一些。如将上焊缝再上移300~400毫米最大应力值可降为150公斤/厘米。 由图1知机架各断面处的最大应力值都不超过350公斤/厘米2（按集中载荷计算的V-V 断面内侧点应力例外，由于集中力在作用点处的局部效应造成的)。机架的材料为ZG25,σ： =4200公斤/凰米2，所以各断面的安全系数都在12以上。 195
续 上表 方案 节点数 单元数 器… 受 力 及丝脚些枣咧 备 ， 八 。 一鱼 … 。 。 垂 直 集… 个 ‘ ” 。 中力 卜 一土口－二二兰一 … 理鹭 … 。 。 … 。 … 垂 矗票身…’ 一 任 ， ①④ 个个 杏杏 均为方案 情 况下 的 不同受 力情 况 直两 点 布力 垂 直 集 力 中 ④ … ’ 丢 无地脚约束 自由框 架 ， 三 。 。 。 。 。 二 ①②③囱 ‘ ， 。 。 ， 二 。 、 自生 ， 口 口 口 。 亡 丫 一 一 一几 一了 月匕 尽甲 夕下‘ ，二〔 ‘ 于成卜冲， 守 二 咭笋 决多 、口 下 一 ‘ 古 ， 禹 下 下 地脚练杆 位 阅 切 ” ” ” “ “ 一 、 ， 。 ， 。 。 。 。 ， 亡士， 日 二， ，饥 一 气 人 弓 。 。 。 即 “ ” 均布力 二二 殆， ， 。 山 加 、 地脚位 置 不 同 一一一一，尸， 二 一一 ，一 一一 ， 、 一 ’ ‘ ” 二少， ， 月‘ 、 目 囚 ‘ 、匕 二冲 ， 严】 · 二 』日 ‘ ， ， 。 。 。 。 ” 口 。 … … ， 白 。 “ ， ， 垂 直集中 斗， 呈甲 一 士 下 ④ 岁 ‘ 一 鲤些 声香匕悠 川甲 些 脚飞』‘ 蓄 巴 习 口 害舀叫 泛 望 ，皇隆 竺 中皿 辉、 上 架 丫 太‘ 一 、 ， 一－ ’ 一 土 二 、 轧钢机机 架应 力及 变 形计算结果分 析 ‘ 帆粼应 力的分布 机架上 、 下横梁 及立柱 各断面 上应 力分 布 及变 化规律如 图 ， 表 所示 。 从有限元计算结 果 方案 来看机 架上 、 下横梁与立柱的 最大应力值 相差不算很大 ， 应力分布是 比较合 理的 。 由于 。 。 轧机机架采用 分段 铸造 ， 在 机 架立柱靠近 上 、 下横梁处 各有一 条焊缝 ， 焊接处 久主要承受拉应力 。 上悼缝 断面 最大应 力值 公斤 厘 米 “ ， 下焊缝断面 最大应 力值 。 目 公斤 厘 米 表 。 上焊缝处最大应 力值 比立柱 各断 面 中的 最大应 力值 口 公片沮米 ，低一些 。 如将上焊缝再上 移 。 毫米最大应力值句降为 公斤 厘 米 ’ 。 由圈 知机 架 各断 面 处的 最大应 力值都不 超过 公斤 厘 米 按 集 中载荷计算的 一 断面 内匆点应力例外 ， 由于 集中力在 作用 点 处的局 部效 应造 成的 。 机架的 材料为 ， 二 。 公斤 军米 ， 所 以 各断面的安全 系数都在 以 上
HK ofm 压下置弹孔迪皮力纯设卓 m Mfim 而 HnKaU MM 4 起力单丘公时/蝶 图1机架各断面应力，内、外边缘应力分布图 196
上二 公 目应力分布 …丁 万 十 爵 〕 一 丽 体饰 漏声 日 阵丽 产 峙一川 厂赫咖 命 件丽朴 产丽 图 机 架各断面 应力 ， 内 、 外边缘 应力分布 图 砂
表2 各种方案上、下横梁，立柱内、外侧点应力 单位：公斤/厘米2 应 机架断面 有限元法计算方案 材力法 位置 节点 计算值 向 X N gx8.15 6.56 8.51 8.51 8.51 3.64 外侧点 4.099 Ox 261.98309.7 273.2 273.2 273.2 210.1 220.2 横I一I gx8.07 10.01 8.08 8.08 8.08 17.81 17.79 286.95 内侧点 dy -284.6 -312.68 -299.56-299.56-299.56-252.961-268.18 -7.66 -9.63-9.63 -9.63 0.85 -0.073 外侧点 -6.61 Oy 156.84 171.8127.19127.19127.19125.65 111.9 下 Y-Y -322.81130.09-317.59-317.59317.59-288.6 -287.27 内侧点 -288.27-636.54 -233.64-233.64-233.64-226.26-186.66 349.92 横 ox38.23 35.87 24.69 24.69 24.69 38.47 27.29 外侧点 y 3.97 4.51 -0.91 -0.91 -0.91 4.45 -0.79 梁N-N 0x201.7 200.14 194.5 194.5 194.5 284.16 282 76.8 内侧点 oy141.43 137.76 154.87 154.87154.87 222.45 234.18 外侧点 34.25 31.55 40.33 40.33 40.33 47.27 52.46 内侧点 245.43 248.39238.73 238.73238.73 230.68 224.64 163.22 立 中间 外侧点 99.1 98.08 85.98 85.98 85.98 115.66 100.25 断面 内侧点 154.64 155.57 168.39168.39 168.39 140.23 155.58 外侧点 231.75 236.06179.33 179.33 179.33 233.1 171.34 186.73 柱 中间靠外点 241.38 242.37 213.76 213.76213.76 277.92 284 中间常内点 148.65 147.67170.84 170.84170.84 184.48 198.2 内侧点 79.49 76.57 121.88 121.88121.88 79.9 128.72 197
表 各种 方 案 上 、 下 横梁 ， 立 柱 内 、 外侧点应 力 单位 公斤 厘 米 机架断面 位 置 有 限 元 法 计 算 方 案 节点 万 那 材力法 计算值 应力方向 外侧点 一 一一 上横梁 内侧 点 外侧点 ，万 ’ 矛 一 内侧 点 横 一一一 夕卜侧 点 梁 一 内侧 点 一 外侧 点 内侧 点 中间 断 面 外侧 点 内狈」点 外侧 点 卜’ 部外点 一 ，中间招 内点 立柱 内侧 点 … 。 、 · … … ‘ … 仃 ‘ 、 ‘ · ” · 一 · “ … · “ … · “ ‘ · ‘ “ · “ 。 、 。 。 。 。 …。 …。 ， 。 ‘ 一 ” · “ … 一 ‘ “ · ” 】 一 ” ” · “ 一 ” ” · ” “ 一 ” ” · “ 】 一 “ · ” “… 一 · ‘ ” ‘ 二 一 · ， 一 · 一 · ，一 · ，一” · … ” · 一” · 。 里燮 竺上三 一 竺 一望竺巴兰竺竺二竺兰犯竺旦 一 一 竺生… … 口 · 一 “ · 片“ ” 。 · 。 一 ‘ · ”一‘ · 片 ‘ · ”一 · “ 一 · “ 、 一 一 一 一 一 尸 一 …】 月 。 － 一 ， 一 一 一 ‘ “ “ ’ “ “ 口 · · ‘ · … ‘ · … ‘ · … ‘ · “ · ‘ · 仃 一 · “ 一 ‘ · ‘ … 一 一 ” ‘ 。 · ‘ 一 一认 ， 扭一些 一 卫卫一 ’ 。 ’。 ， 。 。 八 。 ， ， ， ， 氏 月 ， ， 。 。 月 ， 。 。 。 。 一 ’ “ “ ‘ ’ ‘ … “ “ 任 … “ 任 ‘ “ “ ” “ ‘ “ ” ’ ‘ ” ” ’ ‘ ” “ ” “ 。 ‘ … ‘ ‘ · ‘ · 下“ ‘ · “ ‘ · “ ‘ · ” · “ ‘ · ‘ … …。 …。 。 、 、 一 一 一 、 、 “ 、 ， 一 · ‘ ‘ · ‘ ‘ · ” ‘ ‘ · ‘ ‘ ‘ · 了 · ‘ ‘ ·
，时 图2机架主应力0：失量分布图 图3机架等主应力01分布图 198
， 蒯刃 了 了 “ ‘ ， 匕 自 ，， ， ， ‘ ‘ ‘ 月性 ， 户于之筋夏 东筹通 弋 龚盆芭‘ 百 机 架 主应力。 矢量分布 图 图 机 架等主应 力 分布 图 图
表3 焊缝断面的应力分布 单位：公斤/厘米 焊缝位置 外侧节点 内侧节点 上焊缝 33.24 59.42 98.92 139.22 186.7 203 126.41 下焊缝 56.16 78.72 97.9 115.73 128.38 2.机架主应力分布 根据计算结果绘出机架的主应力分布矢量图和等主应力σ1的分布图，如图2，图3所示。 从图中可较直观地看出机架各处的主应力大小及方向。 由图3看出，在上、下横梁的圆角处应力分布的不均匀性非常明显，尤其是下横梁R=60 毫米处(V一V断面内侧点)，越靠近圆角的边界，应力流线越是呈密集的旋涡状，应力梯 度越大。 在立柱上等主应力线趋于平行，应力梯度也较圆角处小。但由于在立柱中下部有一较大 的长椭圆孔的存在，使得主应力的分布及大小产生了变化，主应力的分布复杂化（图2、 3),同时也呈现出应力集中现象，但应力梯度及应力值都较R=60毫米圆角处小。 由于应力集中的影响使V~V断面内侧点应力增大到460.75公斤/厘米2，使该点的安全 系数降低很多n=4200/460.75=9.33。这一点是应值得注意的，适当加大该处圆角半径， 可减少应力集中的影响。 表4 方案1，置上、下横梁，立柱转角处应力分布 应力单位：公斤/厘米 角度单位：度 节点A点 节点B点 转角位置 应力及角度 材力法计算值 I I 0￥ 201.7 284.16 92.99 103.62 ay 141.43 222.45 75.7 92.08 0=76.38 01 302.2 460.72 172.3 184 a 38.33 40.72 42.18 43.079 AR=60毫米 Ca 302.2 460.72 175.92 184 BR■200毫米 aa/a 3.956 6.032 σ1-节点主应力，-最大主应力与最大正应力间夹角，¤。一按第三强度理论合成的当量应力 3.机架的变形 有限元法算出的机架内、外轮廓各节点的位移值（方案I)如图4所示。表5为机架 上、下横梁，立柱有代表性节点的变形值，机架总变形为1.111毫米。有限元法计算的机架 变形较材力法算得之值稍小一点。 199
表 焊缝断 面的 应力分布 单位 公斤 厘米 么 焊缝位 置 外侧节点 － ， 内侧节点 上 焊 缝 下 焊 缝 一一一 勺自一 一 一 一 王一 一 一 一 ‘ · 忿 机架 主应 力分 布 根据计算结 果绘 出机 架的 主应 力分布矢 量 图和 等主应 力 云 的 分布图 ， 如 图 ， 图 所示 。 从 图 中可 较直观 地看 出机架 各处的 主 应 力大小及方 向 。 由图 看出 ， 在 上 、 下横梁 的 圆角处应 力分布的 不 均 匀性非常 明显 ， 尤其是 下横梁 毫米处 一 断 面 内侧点 ， 越 靠近 圆角的边界 ， 应 力流线越是 呈 密 集的旋涡状 ， 应 力梯 度越 大 。 在立柱上 等主应 力线 趋于 平行 ， 应力梯度也较 圆角处小 。 但 由于在立柱 中下 部有一 较大 的 长椭 圆孔 的存在 ， 使得主 应 力的 分布 及大小产 生 了变化 ， 主 应 力的 分布 复杂化 图 、 ， 同时也呈现 出应力集中现象 ， 但应 力梯度及应 力值都较 毫米 画角处小 。 由于应 力集中的 影响 使 一 断 面 内侧点应 力增大 到 公斤 厘 米 ， 使该点的安全 系数降低 很 多 。 这一点是应值 得 注意的 ， 适 当加大该处圆角半径 ， 可减少应力集中的 影响 。 表 方案 ， 万上 、 下横梁 ， 立柱转角处应 力分布 应力单位 公斤 厘 米 忿 角度单位 度 节 点 点 节 点 点 材 力法计算值 二 曰甘 ︸一压一︸甲甘‘ 一口︸甘甘 一︸自 一性上月 一白工几甘 一︸心，月 一任︸人月 一，八‘ 卜叭。 。 一，… 一 一任叮行曰上，‘‘‘ 月 一自八， 一叮性上甘‘，‘刃 工乙山叮门了﹄‘ 曰比 … 一八内 一白曰任性内 一白咬八内月 任自︸月月， 一 … 一 一，曰甘几 ﹁ 以沉一，又了了 一，户月几 ，一、，冷 山﹄山一曰勺卜”，厂 ‘ 刀一﹄，自‘ 一气侣习、 可 － 一 一 一一，它 一 一一一 一 一一一 一－－ 一 一 一 一 － ，一节点主应力 ， 一 最大主应 力与最大正应力间夹 角 ， 。 一按 第三 强度 理论合 成的 当 应力 机架 的立形 一 有限元法 算 出的 机架内 、 外轮廓 各节点的 位 移值 方案 如 图 所示 。 表 为 机架 上 、 下横梁 ， 立柱有代表性节点的 变形值 ， 机架 总变形为 毫米 。 有 限 元法计算的机架 变形较材力法算得 之值稍小一点
图4机架变形：布图 ①各处变形点的位移值放大100倍 ②机架比例尺为12/1000 200
· 一 “ 一 “ 一‘ 一 、 、 ， 泛二寸一 ’侧一 ， 图 机 架变加 布 图 各处 变形 点的位 移值放 大 倍 机 架 比例尺 为 ②①
表5 各种方案上、下横梁、立柱内、外侧点变形单位：毫米 变 有限元法各种方案 材力法 断面位置 节点位置 方 I X 计算值 横 I-I 外侧点 -0.7872-0.8109-0.8296-0.7532-0.86950.79 -0.8358 内侧点 -0.757 -0.7716-0.79970.7233-0.83950.7545-0.8003 Y-Y 外侧点 0.22790.2399 -0.20470.281 0.16480.22550.2058 梁 内侧点 10.35410.49880.33410.41040.29420.34190.3248 .m 中 外侧点 fx-0.3381-0.3389-0.353-0.2767-0.393 -0.3264-0.346 立 0.21770.22610.318 0.318 0.318 0.1813-0.2969 柱 面 内侧点 fx -0.2616-0.2603-0.3 -0.22370.3399-0.2411-0.2801 fv 0.19860.20700.29920.2292 0.2292 0.16290,2785 机架总变形 f 1.111 1.27041.1337 1.1337 1.1337 1.0964 1.1251 1.13 上横梁变形 i0.2348 0.25030.2475 0.24750.2473 0.2256 0.247 梁 占总变形量% 21.13 19.7 21.8 21.8 21.8 20.58 21.95 N 下横梁变形 f下 0.27710.40650.25050.2506 10.2506 0.25480.2155 梁 占总变形量% 23.6 32 22.1 22.1 22.1 23.24 19.16 ,f横=f上+f下 0.51190.6568 0.49800.49810.4979 0.48040.46250.49 占总变形量% 44.73 51.7 43.9 13.9 43.9 43.82 41.11 43.36 立柱 立柱变形 f 0.61410.613610.63570.63560.63580.616 0.66260.64 占总变形量% 55.27 48.3 i56.1 56.1 56.1 56.18 58.89 56.64 外侧点 f×-0.37750.3773-0.378-0.3016-0.4227-0.386 -0.397 立柱Y向变 fy 0.2777 0.287710.3446'0.34460.34590.27130.343 形最头断面 内削点 fx -0.3624-0.3621-0.3688-0.2924-0.4458-0.3702-0.417 -0.25910.26900.32580.32580.32740.2530.325 三、机架计算方法的分析讨论 为了探讨机架计算和设计上的合理性问题，利用有限元法对机架进行了十二种方案计 算，其结果列入表2~表5。 1.从表2中看出按集中截荷比均布载荷计算的应力及变形值都大（主要是上、下横 梁)，而对立柱影响不大。在计算机架时应以多点均布载荷为宜，这更近于实际的情况（同 时可稍除集中戟荷作用点处的局部效应的影响)。 2,无地脚约束（自由框架）比按有地脚约束的应力及变形值大。 201
表 各种方案上 、 下横梁 、 立柱 内 、 外侧点变形 单位 毫米 变 断 面位置 节点位 置 塑 刀 向 有 限 元 法 各 种 方 案 万 一 面一 一 仄 一 一 一 下 材力法 计算值 一 · 一 丁 理 一 · ﹂一 一 一 · ‘一 吕 ﹄ 一 曰日八﹄ 只︺一 自移︸ 曰 一︸几 厂﹂ 八甘 一 一 八曰︸ 行了了︶ 斤厅才了‘今 一 一 外侧 点 一 广 内狈叮点 外 侧 点 内狈叮点 ” · 一 · ” ‘ 。 · ‘ 。 · ‘ ‘ · · · … · 八切 外 侧 点 一 一 一 一 · 一 内侧点 一 一 一 一 一 一 … 动 不多 ， ’一 犷 才 ， 。 。 ， 找 月 二 ， 一 ’ 一 ， ， 上 ，口 弓长 写、 夕屯 ‘ · ‘ ‘ ’ “ ‘ ” ‘ ’ “ 口 ‘ “ “ “ ‘ 一 工 · 上 。 。 ‘ ‘ · 。 任 工 · 二 ‘ 二 孟 · 二 。 横 上横梁变形 长 。 、 。 。 梁 …占总 变 形 量 … · ‘ · … · 一 · · “ · 下 下横 梁变形 下 描 禅 占总变形量 ‘ 奥 借 卜 下 。 ‘ 。 一 。 。 ‘ 。 了。 。 占总变形量 一 尸 · 、 ， 二 。 。 ， ， 。 ， 。 。 。 。 二 。 。 。 。 八 。 。 。 。 。 。 多乙 少 伙 · 任 ‘ “ 。 一 ‘ 口 拭 “ “ …荔 “ ‘ 。 ‘ 吏形量 · · ， 一 外侧 点 一 一 一 一 一 一 ， 一 、 ， 互 三 、 机 架 计 算方 法 的 分 析刹 一 论 为了探讨机 架计算和 设 计 上 的合理 性问题 ， 利 用 有 限 元 法对 机 架 进 行 了十二 种 方案计 算 ， 其 结果列 入 表 表 。 从表 中看 出按 集 中载 荷 比 均布载 荷 计算的 应 力 及变形 值 都 大 主 要 是 上 、 下横 梁 ， 而对立柱影响不大 。 在 计算机架 时应 以 多 汽均布载 荷为 宜 ， 这 更近于 实际 的情 况 同 时可 稍除 集中载荷作 用 点 处的局 部效 应 的影 响 。 无地脚约束 自由框 架 比按 有地脚 约束的应 力及变形值 大
地脚约束位置（高、低)的变化（方案I,区，X)实际上对应力无影响，机架的总变 形值也是一样的，而对具体的部位的变形是有影响的，主要是在X向的变形有变化，而在Y 向几乎无变化。 由此可知，机架在设计时，地脚位置的高低应根据结构合理而定。 3.地脚约束在宽度方向位置的影响，地脚宽度大一点比窄好，应力及变形都相应地小 一些。 综上所述，在机架设计时，根据轧机结构适当地使机架地脚位置高（上）一点和宽一点 是有利的，这样可减少倾翻力矩和增加轧机的稳定性。 4,在同样受载及约束的条件下，网格划分越密的断面比疏的断面的应力及变形都大 (上、下横梁)。 另外，在圆角处网格刘分疏密不同可体现该处应力集中的影响，网格划分疏密不同可体 现该处应力集中的影响，网格越密该点的应力及变形越大。 在下横梁断面T一Y内侧点处，根据现在划分的网格得出的应力集中系数如表6。 表6 V一V断面内侧点应力集中系数单位：公斤/厘米2 方案 I 夏 N 圆角处应力 302.2 460.72 307.46 468.79 名义应力 130 130 140 145 应力集中系数 2.33 3.544 2.196 3.233 综上所述一般在计算机内存允许的情况下，尽量把机架网格的划分密一些好，尤其是在 有应力集中的地方。 参考文献 1.第二重型机器厂4200轧机计算书 1966 2.重庆大学冶金机械科研组有限单元法在轧钢机机架设计计算中的应用重型机械 1976.1 3,华东水利学院弹性力学问题的有限单元法 1978 202
地脚约束位置 高 、 低 的变化 方案 ， 双 ， 实际上对应力无影 响 ， 机 架的 总变 形值也是一样的 ， 而对具 体的部位的变形是有影响的 ， 主 要是 在 向 的变形有变化 ， 而在 向几 乎无 变化 。 由此可 知 ， 机架在 设 计时 ， 地脚位 置 的高低应 根据结 构合 理 而定 。 地脚 约束在宽 度方向位 置 的影 响 ， 地脚宽度大一点比窄好 ， 应 力 及变形都相应 地 小 一 些 。 综上所 述 ， 在机架设 计时 ， 根 据轧机结 构适 当地 使机架地脚位置 高 上 一 点和宽一点 是有利的 ， 这样可减少倾 翻力矩和 增加轧机 的稳定 性 。 一 毛 在同样受载及约束 的 条件下 ， 网格划 分越 密 的笼断面 比 疏的断 面 的应 力 及变形都大 上 、 下横梁 。 一 另外 ， 在 圆角处网格划 分疏密不同 可体现该处应 力集中的影 响 ， 网格划 分疏密不同可体 现该 处应 力集中的影响 ， 网格越 密该 点的应 力及变形越大 。 在 下横梁断面 一 内侧点处 ， 根 据现在划 分的 网格得 出的应 力集中系数如 表 。 表 一 断面 内侧点应 力集中系数 单位 公斤 厘米 念 二葬歹二一上一上 一一二二二二三二二 一一竺竺竺卫一一匕二竺二一七 一三竺竺一 一 里生竺一土一竺生竺一 一 旦垫业 一卫一燮 一 三竺一一上少竺一一 匕一三些 应 力集中系数 “ ‘ ” · ‘ 综上所述一般在 计算机 内存允许的情况下 ， 尽量 把机 架网格 的 划 分 密一 些好 ， 尤其是在 有应力集中的地方 。 参考文 献 第二重型机器厂 轧机计算书 重庆大学冶金机械科研组 有限单元 法在轧钢机机架设 计计算中的应 用 华东水利学院 弹性力学问题 的有限单元法 重型机械