短纖烘干機中的烘房機架由每節獨立的單元機架組合而成，主要由方管、型鋼組成，風機側為方管焊接成的框架結構，用于安裝風機和散熱器等；操作側為方管焊接成的片狀結構，用于操作、清理之用，橫攆結合件由5 mm的鋼板扳成（如圖1和圖2所示），用于連接風機側和操作側，形成烘房，簾板和氣流密封裝置安裝于此，用于輸送纖維，通過熱風的循環作用，達到對纖維的烘干．
橫撐結合件原設計的結構形狀如圖1所示，由4個墊板和1個橫撐組成．橫撐由5mm的鋼板折彎而成，兩頭各有4個∮9的孔，通過M8的螺釘連接機架上的角鋼，中間有4個40 Xl00的墊板與風機連接，風機總重為1300 kg，共有2個橫撐結合件承擔風機的重力，故作用在該結合件上的重力為650kg.該設備在安裝過程中發現，當把風機吊裝上機架時，橫撐結合件發生較大的變形，出現較大的彎曲，使該設備無法再繼續安裝試車．
1、橫撐結合件的有限元模型建立
1.1 主要參數和材料常數
結合件的主要材料為Q235-A，彈性模量為2. 06 Ell( Pa)，密度為7.8 E- 3g/mm3，泊松比肛 -0.3．根據機架的結構，共有2個橫撐結合件承擔風機的重力，風機總重為1300 kg，一個橫撐結合件受重力為650 kgⅢ.在有限元分析的過程中，對建好的數學模型直接施加重力加速度g - 9810mm／S2產生．
1.2有限元模型建立
根據橫撐結合件的結構，用Pro/engineer三維建模軟件對橫撐結合件進行數學建模．本分析對模型細節部分做了一些簡化，如倒圓角等去掉，便于計算，簡化后的幾何模型見圖1．
建模完成后導入到Ansys有限元分析軟件中，考慮到模型不是很復雜，直接用實體單元，選擇帶中間節點的SOLID 95．該單元是三維20節點實體，該元素是solid45的高次形式，能夠用于不規則形狀，而且不會在精度上有任何損失．該元素具有位移協調形狀，適用于模擬彎曲邊界；該元素由20個節點定義，每個節點3個自由度；x，y，z方向；該元素具有空間的任何方向，并具有塑性、徐變、膨脹、應力強化、大變形、大應變能力．網格模型見圖3．
1.3邊界條件與載荷
橫撐結合件靠兩頭的孔用螺釘連接靠到機架上的角鋼上的，因此對橫撐結合件進行約束時，在兩端的局部受力面和孔上施加位移約束，把位移載荷值取0位移，重力加速度為Y方向-9810 mm/s2．根據風機的實際安裝位置，在4個凸起的墊板上施加6500 N的向下的力．
2、橫撐結合件的有限元分析
在本次分析計算中，主要關注橫撐結合件的彎曲變形和應力分布．橫撐結合件在重力作用下的最大變形量為22. 961 mm，最大綜合應力（如圖5）為350. 55 MPa.最大應力強度大于材料的許用應力強度，出現應力集中，變形也比較大．
3、橫撐結合件的加強方案有限元分析
由于與機架的連接方式已經確定，無法更改，從而在橫撐結合件上考慮加強，為了滿足機器的要求，盡可能的減少變形，提出了在短側邊加長、縱向增加中間筋板和端頭加封板等方案，
3.1幾種方案的分析
(1)短側邊加長到100 mm后的分析
在結合件的短側折邊由原來的50 mm加長到100 mm，其它尺寸不變，橫撐結合件在重力作用下的最大變形量為8.1188 mm，最大綜合應力為350 MPa．可見變形已大大改善，而應力沒有多大改變，主要是在端部小范圍出現局部集中，中間大部分應力還是較小的．
(2)短側邊加長和加封板后的分析
考慮到用螺栓與機架連接不太方便（機架連接部分為槽鋼），在結合件的短側折邊由原來的50mm加長到100 mm，在橫撐的兩端加焊封板，但封板與端頭距離80 mm，還是原來的連接方式，橫撐結合件在重力作用下的最大變形量（圖8）為6. 970 9 mm，最大綜合應力（圖9）為167. 04 MPa．可見變形和應力已大大改善．
(3)正中間加厚為10 mm筋板
在其它尺寸不變的情況下，在橫撐的中心焊接筋板(即距邊為50 mm)，尺寸為10(厚)×100(高)×3300（長）mm，橫撐結合件在650 kg力作用下的最大變形量(圖10)為8.3301 mm，最大綜合應力(圖11)為380. 87 MPa．
(4)距邊25 mm處加厚為10 mm筋板、端頭加封板、中間10 mm隔板
在其他尺寸不變的情況下，在距橫撐的短側邊25 mm處焊接筋板，筋板尺寸同方案3，從中間往兩端每隔500 mm增加厚為10 mm的隔板，其他尺寸不變，橫撐結合件在650 kg力作用下的最大變形量（圖12）為6. 194 mm，最大綜合應力(圖13)為
3.2幾種加強方案的比較
將上述4種加強方案的最大變形和綜合應力數據列于表1．
從表1可以看出，方案1把短側邊加長和方案3在正中間加厚為10 mm筋板后，變形是變小了，但局部應力還是較大．方案2短側邊加長及加封板后變形和應力都減小了，效果比較好，但考慮到充分利用已生產好的工件，減少浪費，在短側邊上焊接加長板不是很理想，而方案4在槽里焊接厚為10 mm的筋板以及加封板較為理想，最大變形和綜合應力都在可以接受的范圍內，故采用方案4．最后實踐證明采用方案4是合理的，目前設備在客戶廠家運轉正常．
4、結束語
本文通過對橫撐結合件的有限元分析，提出加長側板和增加中間加強板等4種加強方案，能夠有效降低了橫撐結合件在風機重壓下的變形和應力，提高了剛度和強度，達到了橫撐結合件加強的目的。
利用CAD進行產品結構的建模，采用CAE對結構進行有限元分析研究，是傳統的計算方法無法實現的，而通過CAE對不同參數情況和工況進行分析比較，為改進行產品結構和設計提供了科學的指導方向。
