【正文】 3]《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 13529 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化出版社 2004[4]張資文 《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 北京 中國(guó)鐵道出版社2005[5]劉佩衡 《塔式起重機(jī)使用手冊(cè)》。如圖圖510 50m處急停吊重1t的形變圖下面將通過(guò)對(duì)應(yīng)力云圖的分析來(lái)確定此次設(shè)計(jì)是否合理，如圖 圖511 50m處急停吊重1t應(yīng)力分布圖依據(jù)ANSYS有限元分析可知，上軒桿、下軒桿所受應(yīng)力都在額定范圍之內(nèi)，且所受應(yīng)力適中，上軒桿與下軒桿的疲勞極限差距較小，這樣有利于塔機(jī)起重臂的運(yùn)行與使用，且斜腹桿受力適中，能增加塔機(jī)起重臂的使用壽命，提高塔機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 起重臂運(yùn)行時(shí)突然停止時(shí)工作載荷的分析（工況二） 在25m處吊重1t，起重臂架25m處施加的載荷簡(jiǎn)化為沿X軸方向的坐標(biāo)力，對(duì)稱(chēng)的施加到25m處下弦桿的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上。如圖 圖412 50m處急停吊重1t的應(yīng)力形變圖下面將通過(guò)對(duì)應(yīng)力云圖的分析來(lái)確定初步設(shè)計(jì)是否合理，如圖圖4—13 50m處急停吊重1t應(yīng)力云圖 通過(guò)對(duì)這一工況的有限元分析，可以從圖中發(fā)現(xiàn)上弦桿所受應(yīng)力過(guò)小，下弦桿所受的應(yīng)力也太小，斜腹桿受力過(guò)大。如圖 圖4—6 50m處吊重1t的應(yīng)力形變圖下面將通過(guò)對(duì)應(yīng)力云圖的分析來(lái)確定初步設(shè)計(jì)是否合理，如圖 圖4—7 50m處吊重1t應(yīng)力云圖依據(jù)ANSYS對(duì)此工況的有限元分析可知，上軒桿所受應(yīng)力在額定范圍之內(nèi)，下軒桿所受應(yīng)力也在額定范圍之內(nèi)，但上、下軒桿所受應(yīng)力過(guò)小，這樣會(huì)導(dǎo)致材料浪費(fèi)，且上軒桿與下軒桿的疲勞極限差距較大，不利于塔機(jī)起重臂的運(yùn)行與使用，且斜腹桿受力過(guò)大，說(shuō)明這次的設(shè)計(jì)并不是最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。4 = 此加速度為起重臂自身的加速度 由上述可知：Ph起==4468= Ph1==（153+128+26+1000）= 起重臂受力如圖 Fw1均勻分布在起重臂上 轉(zhuǎn) 向 Ph起 Ph1圖36在50m處吊1t重物突然停止載荷分布簡(jiǎn)圖（3） 自重載荷。已知塔機(jī)自重載荷系數(shù)=； 起升載荷系數(shù)= 小車(chē)重：G車(chē)=210kg，鋼絲繩：G鋼=18kg，吊鉤重：G鉤=145kg（1）即在50米處吊起1t的重物（不考慮風(fēng)載荷） F2=( G1+ G2 +G3) +Q =(2100+ 1450+180)+10000 =（2） 自重載荷，是指某些機(jī)器的金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、動(dòng)力或電氣設(shè)備等質(zhì)量的重力。（15） 上軒桿：采用圓管鋼[D=140mm ,d=100mm,t=20mm] （16）下軒桿：采用角鋼[W1=100mm,t1=8mm]（17）負(fù)桿：采用角鋼[L=45mm,t2=4mm] 載荷計(jì)算的基本原則 為保證起重機(jī)安全、正常地工作，其金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的零部件應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度的要求。ANSYS壓電分析用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對(duì)AC（交流）、DC（直流）或任意隨時(shí)間變化的電流或機(jī)械載荷的響應(yīng)。ANSYS程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線(xiàn)性問(wèn)題，包括材料非線(xiàn)性、幾何非線(xiàn)性和單元非線(xiàn)性三種。有限元法具有靈活、快速、有效的特點(diǎn)，已經(jīng)發(fā)展為求解各領(lǐng)域的數(shù)理方程的一種通用的數(shù)值計(jì)算與分析方法。國(guó)外的知名的塔機(jī)生產(chǎn)商紛紛推出了自己的平頭塔機(jī)系列，并已經(jīng)取得成功, ①Linden公司 30多年前，瑞典Linden公司以L(fǎng)inden8000模數(shù)系列平頭塔機(jī)為先導(dǎo)，將平頭塔機(jī)這一新概念引入到塔機(jī)世界，其意義不僅在于引入了一種新概念，還在于引入了塔機(jī)模數(shù)化設(shè)計(jì)、應(yīng)用的新思維，使不同級(jí)別與型號(hào)的塔機(jī)能夠共用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系統(tǒng)，從而極大地提高了塔機(jī)的適應(yīng)性和靈活性。 ②在現(xiàn)有條件下80m以上級(jí)別平頭塔機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)將會(huì)逐漸喪失。立塔后無(wú)論是工作和非工作狀態(tài)，平頭塔吊臂和平衡臂上下主弦桿受力狀態(tài)不變，上弦桿主要受拉，下弦桿主要受壓，沒(méi)有交變應(yīng)力的影響，其力學(xué)模型單一、簡(jiǎn)明。平頭塔機(jī)的設(shè)計(jì)思想及雛形最早可追溯到20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)法國(guó)Richie:公司研制的塔機(jī)外形己接近于現(xiàn)在的平頭塔機(jī)，例如其X 1290和GT系列塔機(jī)塔頭較矮，通常不超過(guò)4m，只稍稍高于起重臂和平衡臂。齊魯工業(yè)大學(xué) xxxx屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)論文課題代碼： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 平頭塔機(jī)5010起重臂有限元強(qiáng)度分析 　　　　　　學(xué)院名稱(chēng)　 機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院 　　　　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)　 學(xué)生學(xué)號(hào) 　　　　　學(xué)生姓名　 　 　　　　　導(dǎo)師姓名　 2013年 6 月 5 日平頭塔機(jī)5010起重臂有限元強(qiáng)度分析作 者 姓 名 專(zhuān) 業(yè) 過(guò)程裝備與控制工程指導(dǎo)教師姓名 專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) 齊魯工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立研究、撰寫(xiě)的成果。但嚴(yán)格來(lái)講，這些塔機(jī)又不同于現(xiàn)在的平頭塔機(jī)，盡管塔頭較矮，但還是能區(qū)分出塔頭、平衡臂、拉桿等。正是基于這一點(diǎn)，平頭塔吊臂的連接設(shè)計(jì)才更簡(jiǎn)便，非常便于臂節(jié)之間的快速拆裝，現(xiàn)代的平頭塔吊臂大多采用正三角形截面的空間桁架結(jié)構(gòu)主要也是考慮這一受力狀況。 ③平頭塔機(jī)起重臂的外形尺寸對(duì)運(yùn)輸不利。西班牙Comansa公司在買(mǎi)下Linden8000模數(shù)系列技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)平頭塔機(jī)進(jìn)行了全面的研究、改進(jìn)，使其在性能、規(guī)格、型號(hào)和系列等方面都有了很大的發(fā)展、完善和提高，從此使LindenComansa的名字享譽(yù)海外。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看, 有限單元法的主要思想[8],是對(duì)連續(xù)體的求解域(物體)進(jìn)行單元剖分和分片近似，通過(guò)邊緣節(jié)點(diǎn)相互連接成為一個(gè)整體，然后用每一單元內(nèi)所假設(shè)的近似場(chǎng)函數(shù)(如位移場(chǎng)或應(yīng)力場(chǎng)等)來(lái)分表示全求解域內(nèi)的未知場(chǎng)變量，利用相鄰單元公共結(jié)點(diǎn)場(chǎng)函數(shù)值相同的條件，將原來(lái)待求場(chǎng)函數(shù)的無(wú)窮自由度問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為求解場(chǎng)函數(shù)節(jié)點(diǎn)值的有限自由度問(wèn)題，最后采用與原問(wèn)題等效的變分原理或加權(quán)余量法，建立求解場(chǎng)函數(shù)節(jié)點(diǎn)值的代數(shù)方程組或常微分方程組，并采用各種數(shù)值方法求解，從而得到問(wèn)題的解。動(dòng)力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析研究結(jié)構(gòu)在動(dòng)載荷作用的響應(yīng)（如位移、應(yīng)力、加速度等得時(shí)間歷程），以確定結(jié)構(gòu)的承載能力的動(dòng)力特性等。這種分析類(lèi)型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能分析。強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在載荷作用下產(chǎn)生的內(nèi)力不應(yīng)超過(guò)許用的承載能力（指強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面的許用承載能力）；剛度要求是指結(jié)構(gòu)在載荷作用下產(chǎn)生的變形量不應(yīng)超過(guò)許用的變形值，以及結(jié)構(gòu)的自振周期不應(yīng)超過(guò)許用的振動(dòng)周期[6]。起重臂上主要包括起重臂結(jié)構(gòu)自重、變幅機(jī)構(gòu)自重、起升小車(chē)自重，自重載荷通過(guò)給材料施加密度,對(duì)結(jié)構(gòu)施加重力加速度g,由ANSYS程序自動(dòng)計(jì)算得到。跟工況一自重載荷情況相同，代入即可。 起重臂運(yùn)行時(shí)突然停止時(shí)工作載荷的分析（工況二） 在25m處吊重1t，起重臂架25m處施加的載荷簡(jiǎn)化為沿X軸方向的坐標(biāo)力，對(duì)稱(chēng)的施加到25m處下弦桿的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上。這樣從經(jīng)濟(jì)與材料的方面考慮，會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣是很浪費(fèi)的做法。載荷的計(jì)算結(jié)果依據(jù)第三章可知： （1）起重臂所受風(fēng)載荷 按照我國(guó)《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T13752—92）進(jìn)行計(jì)算[15]。所以這次的設(shè)計(jì)是滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的。北京：中國(guó)機(jī)械工業(yè)出版社2002[6]起重機(jī)的計(jì)算載荷原則與安全系數(shù)2009812 來(lái)源：來(lái)源：中國(guó)起重機(jī)械網(wǎng)[7]（第二版）,北京:國(guó)防工業(yè)出版社[M],2004,13.[8][M],成都:西南交通大學(xué)出版社,2007，16.[9] 有限元分析實(shí)用教程[M], 北京:清華大學(xué)出版社,2005，127.[10] ANSYS 進(jìn)行靜力分析[M], 北京:北京大學(xué)出版社,2002，149.[11]:ANSYS 融會(huì)與貫通[M],北京:中國(guó)水利水電出版社，2002,110.[12]Erdogan Madenci, Ibrahim Guven .The F