预应力钢丝缠绕厚壁筒是化工航空航天等领域重要的加工设备。文章利用ANSYS载荷步建立了预应力钢丝缠绕厚壁筒缠绕过程的仿真计算模型,考虑钢丝层间及钢丝间摩擦对缠绕过程的不利作用。利用该方法对一尺寸为2310mm*3000mm的缠绕厚壁筒进行仿真分析,结果表明:筒体受到端部法兰的影响,其应力和位移是轴向位置的函数,筒体预紧状态最大的Mises应力为316.914MPa,Tresca应力约为329.98MPa。轴向应力在离端口595.29mm处达到最大值,约为121.53MPa;计算模型较好模拟缠绕过程,有限元计算结果和理论计算比较吻合。
挤压筒是挤压机的核心部件。传统挤压筒基本上是自预紧组合筒结构,但在大吨位挤压机中应用有很多困难。该文提出了基于预应力钢丝缠绕技术的剖分-组合式挤压筒的设计方法。钢丝缠绕可以提供全预应力场的保护,从而可以用剖分式外筒代替整体式外筒,用铸钢代替锻钢,显著降低了挤压筒的制造难度和成本。采用有限元方法进行了分析,论证了预应力钢丝缠绕挤压筒结构的可行性和优势。该设计方法在中国建设的世界最大吨位360 MN挤压机项目中得到了实际应用。
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