矿用隔爆设备对箱体的强度有很高的要求，因此，制造隔爆外壳所选用的钢板都比较厚重。隔爆外壳在整个隔爆设备成本中占的比例很高，所以在满足箱体强度要求的情况下，如何能够使用更薄的钢板来制造箱体，减轻箱体重量，从而降低隔爆设备的成本，是一项很有意义的研究。杭州那泰有限元分析公司针对复杂隔爆外壳的设计，如果通过传统的理论计算来分析箱体强度，其求解过程将非常繁琐，且不易得到准确的结果。本文借助有限元分析理论，对模型进行适当简化，得到满足设计需要的计算结果。
      某功率补偿装置复杂隔爆外壳外形尺寸为1990mm×1451mm×1042mm，用Q235A钢板焊接而成。由于模型中圆角等特征对有限元分析的计算量影响很大，而对计算精度影响很小，所以适当简化模型，去掉圆角，去掉门把手、盖板把手等对箱体刚度、强度影响较小的零件。假定焊接不存在缺陷，焊接后零件构成一个整体（注：焊缝强度一般能达到基体材料强度的150%以上，如焊接所用的J421焊条，其熔敷金属的抗拉强度≥420MPa，屈服强度≥330MPa，延伸率≥22%，疲劳冲击≥47J，均高于箱体材料Q235A）；根据现场焊接情况，壳体为满焊，加强筋为断续焊。
复杂隔爆外壳的三维模型特征繁多，结构复杂，而且有众多的焊接结构，在进行有限元分析时，如果采用原始模型计算量会非常大，完成模型计算需要几天时间，且容易发生宕机，因此，对箱体模型的焊接结构进行简化是非常有必要的。
      为测试壳体满焊焊缝对仿真结果的影响，建立外形尺寸为100mm×100mm×100mm壁厚为10mm、一面开口的钢结构模型。设计了2个方案进行对比：方案1为一个整体；方案2为5块板满焊而成，焊缝由三维软件生成。
      在壳体底面施加固定约束，在壳体内表面施加1MPa的压力，求解得到总变形云图。由此可以看出，2个模型最大总变形发生的位置相同，均发生在上板前边缘的中间位置；方案1的最大变形为0.014144mm，方案2的最大变形为0.01304mm，2个方案的变形误差为8.5%。可见，变形误差约为8.5%，小于10%，在允许范围内。
      为测试加强筋断续焊缝对变形的影响，建立长度为500mm、宽度为200mm、厚度为10mm的钢板模型，中间加一个长度为500mm、宽度为30mm、厚度为10mm的钢板加强筋。设计了2个方案进行对比：方案1在加强筋上切150mm×1mm的槽，以简化替代断续焊缝；方案2按加强筋焊接方式建立焊缝长度为60mm间距为150mm的断续焊缝。2个方案都在四周添加固定约束，在底面施加1MPa的压力。
      可以看出，2个模型最大总变形发生的位置相同，均发生在板的中心位置。方案1最大总变形为0.222，方案,2最大总变形为0.217,2个方案的变形误差为2.3%。可见，简化断续焊缝后，变形误差约为2.3%，小于10%，在允许范围内。
      通过对比仿真试验可以看出，无论是壳体的双面满焊，还是加强筋的交错断续焊，对仿真结果的影响都较小，误差小于10%。

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