【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 起重臂進(jìn)而繪出剩余的幾節(jié)并裝配成起重臂裝配圖圖 32 第一節(jié)起重臂圖 33 第二節(jié)起重臂圖 34 第三節(jié)起重臂圖 35 第四節(jié)起重臂圖 36 起重臂裝配圖4 起重臂有限元（ANSYS）分析 ANSYS 的基本使用方法 有限元分析是對(duì)物理現(xiàn)象（幾何及載荷工況）的模擬，是真實(shí)情況的數(shù)值近似。通過對(duì)分析對(duì)象劃分網(wǎng)格，求解有限個(gè)數(shù)值來逼近和模擬真實(shí)環(huán)境的無限個(gè)未知量。ANSYS 分析過程包含以下三個(gè)主要步驟創(chuàng)建有限元模型：、設(shè)定約束條件。查看結(jié)果：（1）查看分析結(jié)果。 （2）檢驗(yàn)結(jié)果（分析是否正確）具體如圖 41 圖 41 ANSYS 分析流程圖 QTZ80 點(diǎn)塔式起重機(jī)吊臂建模由于回轉(zhuǎn)支承等實(shí)體部件相對(duì)塔機(jī)整體結(jié)構(gòu)而言幾何尺寸較小，而剛度較大、質(zhì)量較為集中，當(dāng)對(duì)塔機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析時(shí)，可以將回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)等實(shí)體部件采用來梁?jiǎn)卧M(jìn)行等效，使塔機(jī)的整體整體分析中只包含梁?jiǎn)卧?，避免了具有不同?jié)點(diǎn)自由度的梁?jiǎn)卧桶鍤卧穆?lián)接問題。另外，一般塔機(jī)都具有幾百甚至幾千根桿件，只輸入數(shù)據(jù)文件已經(jīng)很大，如果在同時(shí)分析回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的板殼結(jié)構(gòu)，更將大大增大數(shù)據(jù)文件，甚至超出了計(jì)算機(jī)的工作能力。在作完整體分析之后，再將整體分析中得到的等效單元的節(jié)點(diǎn)力作為外載荷，采用板殼單元單獨(dú)分析回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，塔機(jī)必須工作在材料彈性范圍內(nèi)，且對(duì)一般的中小型塔機(jī)的分析不必考慮非線性因素，只考慮線性分析。ANSYS 提供了多種梁桿單元，在塔機(jī)分析中以梁?jiǎn)卧獮橹?，桿單元用的很少，而且可用梁?jiǎn)卧?。塔機(jī)是一種空間結(jié)構(gòu)，ANSYS 軟件提供的常用彈性三維梁?jiǎn)卧?BEAMBEAM4BEAM188 和 BEAM189，它們都有各自的特點(diǎn)，能滿足不同的分析要求，常用梁?jiǎn)卧饕再|(zhì)見下表表 41 梁?jiǎn)卧匦詥卧Q 節(jié)點(diǎn)自由度數(shù)階次 是否考慮剪切變形是否支持截面定義是否支持變截面BEAM4 6 線性 否 是 否BEAM24 6 線性 否 是 否BEAM44 6 線性 否 是 是BEAM188 6 或 7 線性 是 是 否BEAM189 6 或 7 二次 是 是 否塔機(jī)結(jié)構(gòu)中有許多較短的桿件，如塔身接頭、吊臂接頭等都屬于深梁，用普通梁?jiǎn)卧?huì)帶來較大的誤差，所以塔機(jī)分析軟件應(yīng)使用 BEAM188 單元（線性梁?jiǎn)卧┗?BEAM189 單元（二次梁?jiǎn)卧?，通常采用 BEAM188 單元即可。BEAM188 和 BEAM189 單元均以 Timoshenko 梁理論為基礎(chǔ)，其形函數(shù)中撓度和截面轉(zhuǎn)動(dòng)各自獨(dú)立插值，并考慮了剪切變形的影響。BEAM188 單元支持截面定義功能，使用者可使用截面定義命令（SECTYPE 、SECDATA ）方便的定義截面形狀，并可在圖形用戶界面下繪制已定義的假面圖形(SECPLOT)，以檢查截面定義的正確性。因?yàn)?BEAM188 單元具有塔機(jī)分析所要求的功能，因此，在塔機(jī)分析中使用 BEAM188 單元即可得到滿意的結(jié)果。 主梁的有限元建模定義單元類型GUI:Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 單元類型選擇 Beam 2node 188。定義材料屬性GUI:Main MenuPreprocessorMaterial props Material modelsStructurallinearElasticIsotropic彈性模量 EX： 。泊松比 PRXY： 0. 3；密度 DENS： ；創(chuàng)建模型第一步，確定主梁各個(gè)節(jié)點(diǎn)的空間位置，然后在有限元中創(chuàng)立關(guān)鍵點(diǎn)，具體做法如下GUI:Main MenuPreprocessormodelingCreateKeypoints 創(chuàng)建完后的起重臂的關(guān)鍵點(diǎn),創(chuàng)建完點(diǎn)后，主梁由幾種不同的材料焊接而成，連接關(guān)鍵點(diǎn)前先設(shè)置材料的截面形式，步驟如下：GUI:Main MenuPreprocessorSectionsBeamCommon Sections定義材料的截面，□鋼型號(hào)分別為：□109109□9797□87878◎鋼型號(hào)分別為：◎605045363鋼型號(hào)為：50505● 鋼型號(hào)為：φ60然后用線將各點(diǎn)按照主梁各桿件的連接方法依次按照其截面形式連接（圖 45）GUI:Main MenuPreprocessormodelinglines然后要對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。GUI:Main MenuPreprocessorMeshingMeshtool…1XYZ JUN 19 202222:31:37ELEMENTS圖 42 劃分網(wǎng)格完成圖 施加約束11 112 123456789102120232215 16 1718 19 28 291314132XYZ JUN 19 202222:37:16LINESTYPE NUMUROT圖 43 施加約束 施加載荷1．施加風(fēng)載荷計(jì)算風(fēng)載荷公式 (N) (41)wFCpA?:式中:作用在塔式起重機(jī)上和物品時(shí)上wF的風(fēng)載荷（ , ） ，N； ；1wF212W??風(fēng)力系數(shù)；wC計(jì)算風(fēng)壓， =250pa。pwpA提示起重機(jī)或物品垂直于風(fēng)向的迎峰面積， ；2m (42)12A???:前片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積（ ）,2m。11A??:后片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積（ ）,2A2；212兩片相鄰桁架的前片對(duì)后片的?擋風(fēng)折減系數(shù)。 m?????作用在塔機(jī)上的風(fēng)載荷為： ?起吊物品的風(fēng)載荷為： 2%024Q?作用在塔機(jī)上的風(fēng)載荷為： ???2．施加額定起重重量分別施加各個(gè)截面處的額定起重重量 吊臂各部分強(qiáng)度剛度驗(yàn)算 吊臂根部截面變形、應(yīng)力1XYZ JUN 16 202221:59:43DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.0087圖 44 吊臂根部截面變形1MNMXXYZ ++++++++07 .134E+08 .230E+08JUN 16 202222:00:38ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX=.0087SMN =+08SMX =.230E+08圖 45 吊臂根部截面應(yīng)力風(fēng)載荷作用下的變形、應(yīng)力1XYZ JUN 22 202215:32:47DISPLACEMENTSUB =1TIME=1DMX =.604135圖 46 風(fēng)載荷作用下的變形1MNMXXYZ ++++++08 .311E+08 .518E+08 .725E+08 .933E+08JUN 22 202215:33:09ELEMENT SOLUTIONSUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.604135SMN =+08SMX =.933E+08圖 47 風(fēng)載荷作用下的應(yīng)力 吊臂根部到第一個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面1XYZ JUN 22 202215:42:38DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.018671圖 48 吊臂根部到第一個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面變形1MNMXXYZ ++++++++08 .297E+08 .465E+08JUN 22 202215:43:21ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX=.018671SMN =+09SMX =.465E+08圖 49 吊臂根部到第一個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面應(yīng)力 第一個(gè)吊點(diǎn)截面1XYZ JUN 16 202222:02:32DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.020226圖 410 第一個(gè)吊點(diǎn)截面變形1MNMXXYZ ++++++++07 .134E+08 .230E+08JUN 16 202222:03:01ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.020226SMN =+08SMX =.230E+08圖 411 第一個(gè)吊點(diǎn)截面應(yīng)力 第一個(gè)吊