散料在输送过程中除了常见的堵塞、磨损、皮带跑偏、扬尘、洒料问题，落料管支撑结构的强度是否能满足实际的作业工况要求，也是一个重要的考量标准。

本文对某落料管在实际输运煤炭过程进行了支撑结构的强度分析。

• 落料管支架材质：Q235，运量：10000t/h

将EDEM导出的作用力读入到hypermesh中，求解散料输运设备在同时承受物料载荷与重力载荷的作用下支架的受力状态。

> 10000t/h运量EDEM仿真物料流态

EDEM离散元仿真煤炭输运过程

仿真结果分析

• 最大应力值

保证落料管支架在极限工况下，最大应力仍小于材料屈服应力，结构不会发生屈服失效，满足工况要求。

在10000t/h运量时，落料管支架最大应力为189.2MPa，设备常规运量为8000t/h，因此常规工况下结构最大应力小于189.2MPa，小于材料屈服应力235MPa，结构能够承受最大运量10000t/h工况载荷。

• 应力集中区

如图所示，最大应力出现在竖杆与底部杆连接位置，该位置为尖角连接，为应力集中现象。

> 10000t/h运量应力云图

为了避免材料或构件因应力集中而造成的破坏，工程上主要采取以下预防措施：

a. 表面强化

对材料表面作喷丸、滚压、氮化等处理，可以提高材料表面的疲劳强度。

b. 避免尖角

即把棱角改为过度圆角，适当增大过渡圆弧的半径，效果更好。

c. 改善零件外形

曲率半径逐步变化的外形有利于降低应力集中系数，比较理想的办法是，采用流线型型线或双曲率型线，后者更便于在工程上应用。

d. 孔边局部加强

在孔边采用加强环或作局部加厚均可使应力集中系数下降，下降程度与孔的形状和大小、加强环的形状和大小以及载荷形式有关。

e. 适当选择开孔位置和方向

开孔的位置应尽量避开高应力区，并应避免因孔间相互影响而造成应力集中系数增高，对于椭圆孔，应使其长轴平行于外力的方向，这样可降低峰值应力。

该案例在实际焊接后通过焊材填补，在一定程度上消除了尖角，从而减小应力集中。

• 结构改进

> 结构增加竖支撑杆

> 改进后结构仿真结果数据及应力云图

结构增加竖支撑杆后，最大剪切应力为43MPa，最大米塞斯应力为103.7MPa，均小于材料的许用应力，结构强度得到大大提升。