建模采用自底向上的方法构建模型,首先创建关键点,然后通过关键点产生线,再由线生成面,采用自由网格划分后,执行网格检查对形状不规则的网格和形状突变部位的网格再进行网格局部细化,获得比较理想和规则的面网格,将面网格拖拉生成单元类型为SOLID45六面体实体单元。对很难采用映射网格划分的形状不规则实体,通过上述方法可创建形状很规则的网格,为得到比较精确的计算结果创造了有利的条件。几何模型中端盖与筒体是采用螺栓进行联接的,滚筒工作时它们之间不能出现任何间隙,在此为了不至于占用太多的计算资源,在有限元模型中采用了节点重合的办法来实现它们之间的联接。
施加载荷与边界条件陶瓷工业湿法连续式球磨机筒内物料主要由陶瓷原料、研磨体和水3部分构成。正常工作时,滚筒在皮带的带动下作旋转运动,筒内物料在筒内壁橡胶衬条的带动下上升到一定的高度后作抛落运动,在抛落过程中物料相互之间产生碰撞、冲击和研磨作用,达到细磨原料的目的。由于滚筒的旋转是连续,那么物料之间的相互作用也就是连续的,因筒内物料运动状况相当复杂,很难通过简单计算和实测得到其内壁的受力情况,在此想通过合理的假设和对结果进行适当修正的办法来解决这一问题。具体办法是:首先将筒内物料等效为均质静止流体,根据组成物料各组分的重量和密度计算出平均密度,将平均密度乘以单元在液面下的深度和重力加速度,就得到了该单元的面力。对结果进行修正主要是通过ANSYS计算得到端盖的最大静应力,然后将此应力乘以动载系数得端盖的最大动应力,筒内物料组成及筒体单元受力分布情况如下。只要知道160°范围内筒体内壁单元中心点与水平坐标轴的夹角,通过三角函数关系就可计算得到该中心点的深度,然后可求得此单元与物料接触面所受的平均面力,而这一切完全可以通过采用ANSYS参数化设计语言(APDL)来编程实现计算和加载这一过程。至于滚筒的自重在定义好材料密度后可直接施加上去。转动过程中皮带对圆筒的作用力主要有2个,一个是沿筒外壁的切向摩擦力f,另一个是产生切向摩擦力的径向正压力N,它们之间满足f=μN这一关系式。而现在讨论的是滚筒静止状态的受力,暂时可忽略掉摩擦力,将皮带张紧力分解以均匀分布的正压力的形式施加在圆筒外壁单元表面上,实际上摩擦力在进行结果处理的动载系数中可得到体现。对于边界条件的施加首先是在其一端端盖轴颈部位施加全约束,另外一端相应部位只施加UY和UZ这2个方向的约束,这样可以补偿由于筒体中间部位因自重和受力下沉所产生的轴向位移(UX方向)。