短纤烘干机中的烘房机架由每节独立的单元机架组合而成，主要由方管、型钢组成，风机侧为方管焊接成的框架结构，用于安装风机和散热器等；操作侧为方管焊接成的片状结构，用于操作、清理之用，横撵结合件由5 mm的钢板扳成（如图1和图2所示），用于连接风机侧和操作侧，形成烘房，帘板和气流密封装置安装于此，用于输送纤维，通过热风的循环作用，达到对纤维的烘干．
横撑结合件原设计的结构形状如图1所示，由4个垫板和1个横撑组成．横撑由5mm的钢板折弯而成，两头各有4个∮9的孔，通过M8的螺钉连接机架上的角钢，中间有4个40 Xl00的垫板与风机连接，风机总重为1300 kg，共有2个横撑结合件承担风机的重力，故作用在该结合件上的重力为650kg.该设备在安装过程中发现，当把风机吊装上机架时，横撑结合件发生较大的变形，出现较大的弯曲，使该设备无法再继续安装试车．
1、横撑结合件的有限元模型建立
1.1 主要参数和材料常数
结合件的主要材料为Q235-A，弹性模量为2. 06 Ell( Pa)，密度为7.8 E- 3g/mm3，泊松比肛 -0.3．根据机架的结构，共有2个横撑结合件承担风机的重力，风机总重为1300 kg，一个横撑结合件受重力为650 kgⅢ.在有限元分析的过程中，对建好的数学模型直接施加重力加速度g - 9810mm／S2产生．
1.2有限元模型建立
根据横撑结合件的结构，用Pro/engineer三维建模软件对横撑结合件进行数学建模．本分析对模型细节部分做了一些简化，如倒圆角等去掉，便于计算，简化后的几何模型见图1．
建模完成后导入到Ansys有限元分析软件中，考虑到模型不是很复杂，直接用实体单元，选择带中间节点的SOLID 95．该单元是三维20节点实体，该元素是solid45的高次形式，能够用于不规则形状，而且不会在精度上有任何损失．该元素具有位移协调形状，适用于模拟弯曲边界；该元素由20个节点定义，每个节点3个自由度；x，y，z方向；该元素具有空间的任何方向，并具有塑性、徐变、膨胀、应力强化、大变形、大应变能力．网格模型见图3．
1.3边界条件与载荷
横撑结合件靠两头的孔用螺钉连接靠到机架上的角钢上的，因此对横撑结合件进行约束时，在两端的局部受力面和孔上施加位移约束，把位移载荷值取0位移，重力加速度为Y方向-9810 mm/s2．根据风机的实际安装位置，在4个凸起的垫板上施加6500 N的向下的力．
2、横撑结合件的有限元分析
在本次分析计算中，主要关注横撑结合件的弯曲变形和应力分布．横撑结合件在重力作用下的最大变形量为22. 961 mm，最大综合应力（如图5）为350. 55 MPa.最大应力强度大于材料的许用应力强度，出现应力集中，变形也比较大．
3、横撑结合件的加强方案有限元分析
由于与机架的连接方式已经确定，无法更改，从而在横撑结合件上考虑加强，为了满足机器的要求，尽可能的减少变形，提出了在短侧边加长、纵向增加中间筋板和端头加封板等方案，
3.1几种方案的分析
(1)短侧边加长到100 mm后的分析
在结合件的短侧折边由原来的50 mm加长到100 mm，其它尺寸不变，横撑结合件在重力作用下的最大变形量为8.1188 mm，最大综合应力为350 MPa．可见变形已大大改善，而应力没有多大改变，主要是在端部小范围出现局部集中，中间大部分应力还是较小的．
(2)短侧边加长和加封板后的分析
考虑到用螺栓与机架连接不太方便（机架连接部分为槽钢），在结合件的短侧折边由原来的50mm加长到100 mm，在横撑的两端加焊封板，但封板与端头距离80 mm，还是原来的连接方式，横撑结合件在重力作用下的最大变形量（图8）为6. 970 9 mm，最大综合应力（图9）为167. 04 MPa．可见变形和应力已大大改善．
(3)正中间加厚为10 mm筋板
在其它尺寸不变的情况下，在横撑的中心焊接筋板(即距边为50 mm)，尺寸为10(厚)×100(高)×3300（长）mm，横撑结合件在650 kg力作用下的最大变形量(图10)为8.3301 mm，最大综合应力(图11)为380. 87 MPa．
(4)距边25 mm处加厚为10 mm筋板、端头加封板、中间10 mm隔板
在其他尺寸不变的情况下，在距横撑的短侧边25 mm处焊接筋板，筋板尺寸同方案3，从中间往两端每隔500 mm增加厚为10 mm的隔板，其他尺寸不变，横撑结合件在650 kg力作用下的最大变形量（图12）为6. 194 mm，最大综合应力(图13)为
3.2几种加强方案的比较
将上述4种加强方案的最大变形和综合应力数据列于表1．
从表1可以看出，方案1把短侧边加长和方案3在正中间加厚为10 mm筋板后，变形是变小了，但局部应力还是较大．方案2短侧边加长及加封板后变形和应力都减小了，效果比较好，但考虑到充分利用已生产好的工件，减少浪费，在短侧边上焊接加长板不是很理想，而方案4在槽里焊接厚为10 mm的筋板以及加封板较为理想，最大变形和综合应力都在可以接受的范围内，故采用方案4．最后实践证明采用方案4是合理的，目前设备在客户厂家运转正常．
4、结束语
本文通过对横撑结合件的有限元分析，提出加长侧板和增加中间加强板等4种加强方案，能够有效降低了横撑结合件在风机重压下的变形和应力，提高了刚度和强度，达到了横撑结合件加强的目的。
利用CAD进行产品结构的建模，采用CAE对结构进行有限元分析研究，是传统的计算方法无法实现的，而通过CAE对不同参数情况和工况进行分析比较，为改进行产品结构和设计提供了科学的指导方向。
