[发明专利]高炉炉壳结构设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及高炉炉壳结构设计领域，特别是涉及用于高炉炉壳结构有限元分析设计的计 算参数输入，有限元模型的建立与计算，及计算数据的处理。

背景技术

高炉炉壳结构设计前必须进行有限元分析，能用于高炉炉壳结构有限元分析的软件有很 多，比如ANSYS(由ANSYS，Inc.设计，最新版本12.0)、Abaqus等，但均为通用有限元软件。 这些通用有限元软件没有专门针对高炉炉壳结构进行开发。当将通用有限元软件应用于高炉 炉壳结构计算时，由于软件的复杂性及高炉炉壳结构的复杂性，只有经过专门训练的人员才 能掌握，一般的设计人员由于不熟悉通用有限元软件的使用，很难掌握。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高炉炉壳结构设计方法，本方法结合通用有限 元分析软件，能满足高炉炉壳结构有限元分析所需要的建模与计算数据处理。

本发明所采用的技术方案是：首先对高炉炉壳结构的类型、几何参数、荷载参数、开洞 洞口参数进行组织，根据通用有限元分析软件的要求编写计算参数输入软件，通过计算参数 输入软件生成符合通用限元分析软件的技术要求的命令流文件；然后通过链接通用有限元分 析软件，让通用有限元分析软件读取数据并进行高炉炉壳结构的有限元分析；最后通过调用 并处理通用有限元分析软件计算生成的文件，得到高炉炉壳结构的各种计算结果。

本发明的优点：本发明拥有非常直观的交互式输入界面，把ANSYS复杂的计算参数输入、 有限元建模过程变成了简单的交互式数据输入过程。该方法能让设计人员在不熟悉有限元分 析软件的前提下快速完成高炉炉壳结构有限元分析工作。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是本发明的数据组织流程图。

具体实施方式

本发明首先对高炉炉壳结构的类型、几何参数、荷载参数、开洞洞口参数进行组织，根 据通用有限元分析软件的要求编写计算参数输入软件，通过计算参数输入软件生成符合通用 限元分析软件的技术要求的命令流文件；然后通过链接通用有限元分析软件，让通用有限元 分析软件读取数据并进行高炉炉壳结构的有限元分析；最后通过调用并处理通用有限元分析 软件计算生成的文件，得到高炉炉壳结构的各种计算结果。具体应用中，通用有限元分析软 件可采用ANSYS。本发明的技术方案可运行在计算机上。

如图1和图2所示，本发明详述如下：

(1)数据的组织

(a)基础数据的分类：关于高炉炉壳数据的组织，首先是高炉的分类。以前还没有人系 统地对高炉结构进行分类，我们根据工程经验，对高炉炉壳结构的类型进行组织的方法为： 按出铁口数量、出铁口方位、风口的高程、风口的数量、高炉炉壳的各段过度对高炉炉壳进 行分类。

(b)其他数据的分类：根据研究，将除高炉炉壳结构类型分类以外的其他数据分为几何 参数、荷载参数、开洞洞口参数等。对荷载参数进行组织的方法为：将荷载数据按照炉料、 渣铁水、风压、悬料、坐料进行分类。

(c)数据填写界面的设计：计算参数输入软件包括数据填写界面，所有参数数据在该界 面直接出现，高炉炉壳结构的类型在下拉菜单中选择，几何参数、荷载参数、开洞洞口参数 给出填写界面，同类型的参数数据分布在一起，输入几何参数时还提供相应的示意图，可以 方便数据填写。

(2)数据的导出：

计算参数输入软件还可用Visual C++将填写的参数数据导出为符合ANSYS技术要求的文 本文件。

(3)与通用有限元软件进行连接

经过计算参数输入软件导出高炉炉壳结构的命令流文件后，按通用有限元ANSYS的格式 编制进行高炉炉壳结构设计分析的文件，通过该文件由计算参数输入软件直接进入ANSYS， 进行机组有限元计算。

ANSYS进行高炉炉壳结构的有限元分析过程包括：高炉炉壳结构在不同板厚、不同单工 况和组合工况作用下，炉壳结构各部位的内力、应力及变形计算。

(4)提取计算结果

调用并处理ANSYS计算生成的文件的方法为：通过ANSYS计算得到的文件，生成高炉各 段板厚所对应的最不利应力结果和各个工况的应力云图，可直接指导高炉炉壳结构的设计。