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特种多杆检测机械臂的有限元分析

程保良 何高清 陈思远 陈君荣

程保良, 何高清, 陈思远, 陈君荣. 特种多杆检测机械臂的有限元分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 174-178. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0174
引用本文: 程保良, 何高清, 陈思远, 陈君荣. 特种多杆检测机械臂的有限元分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(3): 174-178. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0174
Cheng Baoliang, He Gaoqing, Chen Siyuan, Chen Junrong. Finite Element Analysis of a Special Multi-bar Detection Manipulator[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 174-178. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0174
Citation: Cheng Baoliang, He Gaoqing, Chen Siyuan, Chen Junrong. Finite Element Analysis of a Special Multi-bar Detection Manipulator[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(3): 174-178. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0174

特种多杆检测机械臂的有限元分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0174
详细信息
    作者简介:

    程保良(1985—),男,硕士,现主要从事核电特种自动化检测设备开发工作,E-mail: chengbl@snpsc.com

  • 中图分类号: TL37

Finite Element Analysis of a Special Multi-bar Detection Manipulator

  • 摘要: 为满足核电厂蒸汽发生器(SG)出水接管与主冷却泵连接焊缝内部的超声检测需求,开发了一套具有多自由度的特种多杆检测机械臂。使用Solidworks软件的Simulation模块对特种多杆检测机械臂的关键构件进行了有限元分析,结果发现采用铝杆制造的特种多杆检测机械臂仅满足服役时的强度要求,不能达到刚度要求,对其运载和扫查时的定位精度造成很大影响。采用铝管对特种多杆检测机械臂进行结构优化,结果表明改进后的设备能够满足服役时的强度要求,且刚度得到明显提升,进一步轻量化后,运载和扫查过程中的定位精度明显提高,有利于后期检测的操作。

     

  • 图  1  特种多杆检测机械臂简化三维模型

    Figure  1.  Simplified 3D Model of the Special Multi-bar Detection Manipulator

    图  2  安装杆Ⅰ外部的约束和载荷

    Figure  2.  Constraints and Loads for Outside of Mounting Stem Ⅰ

    图  3  安装杆Ⅰ外部网格划分

    Figure  3.  Mesh Generation for Outside of Mounting Stem Ⅰ

    图  4  安装杆Ⅰ外部应力分布图

    Figure  4.  Stress Distribution Diagram for Outside of Mounting Stem Ⅰ

    图  5  安装杆Ⅰ外部静态位移图

    Figure  5.  Static Displacement Diagram for Outside of Mounting Stem Ⅰ

    图  6  改进后安装杆Ⅰ外部应力分布图

    Figure  6.  Stress Distribution Diagram for Outside of Improved Mounting Stem Ⅰ

    图  7  改进后安装杆Ⅰ外部静态位移图

    Figure  7.  Static Displacement Diagram for Outside of Improved Mounting Stem Ⅰ

    图  8  安装杆Ⅱ内部约束和载荷

    Figure  8.  Constraints and Loads for Inside of Mounting Stem Ⅱ

    图  9  安装杆Ⅱ内部网格划分

    Figure  9.  Mesh Generation for Inside of Mounting Stem Ⅱ

    图  10  安装杆Ⅱ内部应力分布图

    Figure  10.  Stress Distribution Diagram for Inside of Mounting Stem Ⅱ

    图  11  安装杆Ⅱ内部静态位移图

    Figure  11.  Static Displacement Diagram for Inside of Mounting Stem Ⅱ

    图  12  改进后安装杆Ⅱ内部应力分布图

    Figure  12.  Stress Distribution Diagram for Inside of Improved Mounting Stem Ⅱ

    图  13  改进后安装杆Ⅱ内部静态位移图

    Figure  13.  Static Displacement Diagram for Inside of Improved Mounting Stem Ⅱ

    表  1  铝合金7075-T6性能

    Table  1.   Properties of Aluminum Alloy 7075-T6

    抗拉强度/MPa 560 弹性模量/MPa 7.2×104
    屈服强度/MPa 495 泊松比 0.33
    硬度/HB 150 抗剪模量/MPa 2.69×104
    延伸率/% 6 质量密度/(kg·m−3) 2810
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-28
  • 修回日期:  2024-04-03
  • 刊出日期:  2024-06-13

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