【導(dǎo)讀】吊管機作為重要的施工設(shè)備，其工作裝置的結(jié)構(gòu)強度直接影響工作的安全性。時須使用一種準確快捷的方法來進行分析計算。相對于計算量龐大、繁瑣且不準。確的傳統(tǒng)計算方法來講，有限元分析法為設(shè)計人員提供了一種最優(yōu)的選擇。平行對比的強度分析；最后校核其是否滿足要求的結(jié)構(gòu)強度。從而達到提高吊管。吊管機是一種大型的工程機械，工作載荷較大，一般為幾十噸甚至上百噸。有限元分析法是最常用的一種工程分析技術(shù)，它可以將復(fù)雜的問題簡單化，相比。于傳統(tǒng)算法有很大的優(yōu)勢。

　　

【正文】 0 N 力的方向 (, , ) 方法 幾何分布 Force(3) 類型 Force Magnitude and direction 力 19800 N 力的方向 (, , ) 方法 幾何分布 接下來是 UG 的結(jié)果云圖。 圖 51總變形量 1 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 25 圖 52總變形量 2 由于吊臂整體尺寸較大，如果全部顯示出來會沒有色彩，所以這里 分兩張圖顯示出來。 雖然有這個缺點，但是 UG 中的最大最小值標記功能很實用方便。 可以看到，結(jié)果中最大變形量為 ，最小變形量為 0。位置分別在途圖中標注。 圖 53應(yīng)力圖 1 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 26 圖 54應(yīng)力圖 2 由應(yīng)力云圖可以清晰地看 出：吊臂的 最大應(yīng)力為 ，最小應(yīng)力為，且位置 一目了然。 ANSYS 運算結(jié)果 右擊 在 Mechanical 窗口 左側(cè)的 Solution， 選擇 插入 Total Deformation 和Equivalent Stress 兩個結(jié)果選項 。再右擊 Solution， 選擇 Solve 命令 ，即可得出運算結(jié)果。 點擊 各個 選項就可以觀察相應(yīng)的運算結(jié)果圖。 ANSYS 結(jié)果圖較 UG 整體顯示方面好，可以一眼就看到全部。而且顏色較重，便于快速查看。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 27 圖 55總變形量 圖 56應(yīng)力強度 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 28 圖 57等效應(yīng) 力 結(jié)果對比 及分析 由兩軟件的輸出結(jié)果來看 相差很小 ： UG 中位移為 ，應(yīng)力為 ；ANSYS 中位移為 ，應(yīng)力強度為 。 網(wǎng)上資料說兩者差距在 10%以內(nèi)屬于正常，可以接受。 由圖可以看出，吊臂整體受力比較均勻，最大位移量近似為55mm， 出現(xiàn)在圖 55 的紅色部位 。 最大應(yīng)力為 213MPa， 同樣 出現(xiàn)在吊臂 頂部圖 55紅色部位， 小于 Q235 材料 的屈服極限 235MPa，結(jié)構(gòu)是安全的 。但在吊臂 圖 53 最大應(yīng)力標識處 出現(xiàn)應(yīng)力集中 （這里為避免分歧以 UG 結(jié)果為準） ，原 模型中在最大應(yīng)力出現(xiàn)點的位置有一個小的加強強度的結(jié)構(gòu)，避免了結(jié)構(gòu)失效。如圖： 圖 58加強強 度的結(jié)構(gòu) 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 29 吊臂最遠 狀態(tài)下的強度分析 上面做的是吊臂處于最近 狀態(tài) 的 分析，即起重最大的時刻。這里所要分析的是吊臂最遠、起重最小的狀態(tài)。 由于 網(wǎng)格劃分和運算時經(jīng)?？C，這里 采 用 ANSYS做分析，結(jié)果如圖： 圖 59模型的邊界條件加載 圖 510總變形量 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 30 圖 511應(yīng)力強度 圖 512等效應(yīng)力 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 31 由結(jié)果圖可以看出， 應(yīng)力分布在下部 MAX 處 有應(yīng)力集中， 最大應(yīng)力為 ，遠小于 235MPa。 而變形量也小很多，為 。 可以得出結(jié)論：此種工況吊管機吊臂是安全的。 本章小結(jié) 本章 首先對比了 UG 和 ANSYS 的分析結(jié)果， 對 吊臂處于離機身最近 工作狀態(tài)下吊臂的變形量和 應(yīng)力做出了分析圖，通過平行比對大致確定了數(shù)據(jù)的 正確性和準確性。隨后進行了吊臂最遠狀態(tài)的 ANSYS 分析，并得出結(jié)果。通過對結(jié)果的分析得出結(jié)論：結(jié)構(gòu)是安全的，設(shè)計是合理的。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 32 結(jié) 論 論文結(jié)合題目以吊管機簡介起，介紹強度分析方法 —— 有限元的優(yōu)勢，接著介紹了有限元的發(fā)展史和在國內(nèi)外的應(yīng)用。 本 次畢設(shè)首先通過 UG 建立要分析結(jié)構(gòu)的三維模型，然后用 UG 自帶的有限元分析模塊進行結(jié)構(gòu)的強度分析 。 其中包括有限元模型的簡化及建立、指定材料、網(wǎng)格劃分、加載約束和載荷，結(jié)果運算和結(jié)果分析 等 。同時在第四章輔助以 ANSYS 進行平行對比的模型處理分析，加強了運算結(jié)果的可信度，在一定程度上說明了 在 UG 中 進行的 有限元分析過程的正確 性 。 通過最后結(jié)果的分析得知，結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力值 213MPa 小于 Q235 的屈服極限 235MPa，而且有可接受的 安全系數(shù) n=σ s/σ =235/213=；變形量方面來說，雖然 55mm 的變形有點大，但 主要是累積變形，且相對于長度將近 10 米的吊臂（并結(jié)合工況）來講是可以接受的。綜上所述：此吊臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計是合理安全的 ，強度滿足使用要求 。 本次畢設(shè) 還 有很多地方做的不是很盡如人意， 還 有待提高。比如我們只考慮了 吊臂 兩種極限的狀態(tài)，并沒有考慮中間的狀態(tài) ； 圖中所示的最大應(yīng)力值部位明顯是網(wǎng)格畸形所致，文中并 沒有采取有效的解決辦法 ；還有為了網(wǎng)格劃分的成功去除了圖 58所示的結(jié)構(gòu) 等等。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 33 參 考 文 獻 1 周中堅 ,盧耀祖 .機械與汽車結(jié)構(gòu)的有限元分析 .上海：同濟大學(xué) , 1997 P155158 2 陳錫棟 、 楊婕 、 趙曉棟 、 范細秋 .有限元法的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用： 《中國制造業(yè)信息化》 .2020 年 11 期 3 沈春根 . 有限元分析入門與實例精講 .北京：機械工業(yè)出版社， 2020 P12 4 龔培康 .汽車拖拉機有限元法基礎(chǔ) .北京： 機械工業(yè)出版社 ， 1995 P128 5 譚繼錦 .汽車結(jié)構(gòu)有限元分析 .北京：清華大學(xué)出版社， 2020 第六講：汽車結(jié)構(gòu)有限元分析實例 P22 6 胡仁喜、康士延 .UG 動力學(xué)與有限元分析從入門到精通 .北京： 機械工業(yè)出版社 ， 2020 P311370 7 李開泰，黃艾香，黃慶懷 .有限元方法及其應(yīng)用 .西安：西安交通大學(xué)出版社，1992:13 8 張波 .應(yīng)用 CAE 軟件分析計算鉆井井架靜應(yīng)力： [碩士學(xué)位論文 ].蘭州：蘭州理工大學(xué)， 2020 9 有限元發(fā)展史 .網(wǎng)上資料 10 晉杰 .ATV 車體結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計： [碩士學(xué)位論文 ].重慶：重慶大學(xué)， 2020 11 侯煒 .汽車車架的有限元動靜響應(yīng)分析 :[碩士學(xué)位論文 ].秦皇島 :燕 山大學(xué) ,2020 12 郁煒 、 江海兵 .機車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強度的有限元分析：《機械制造》 .2020 年08 期 13 陳志民，李紅萍，陳云香，林小群，羅家良 .UG NX7 從入門到精通 .機械工業(yè)出版社 .2020 14 凌桂龍，丁金濱，溫正 .ANSYA Workbench 從入門到精通 .清華大學(xué)出版社 .2020 15 ANSYS Workbench 官方中文培訓(xùn)教程 .第三章 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 34 致 謝 本次 畢業(yè)設(shè)計 是在周志革教授的帶領(lǐng)下完成的。 我能提前來長城工作主要是因為周老師能理解寬容我。在三月份，我將要來長城之前，老師給了我畢設(shè)的資料 。 囑咐我要提前做好準備，需要下載哪些資料，需要注意哪些事項，軟件怎樣使用等等一系列事。老師還說過這樣幾句話：“既然長城叫你提前去，不去顯得不合適。但去了之后一邊工作一邊做畢設(shè)肯定特備累。既然你選擇了要去，就要能吃苦，肯吃苦?！边@幾句話一直很感動我。 這 也 深深地 體現(xiàn) 了 周老師 為人師表的 方法和 態(tài)度 ，這是值得我們小一輩 去學(xué)習(xí)的精神。在這里我想由衷謝謝周志革老師：周老師，謝謝您，您辛苦了！ 在這里我還要感謝的是我在長城辦公室的同事們，感謝 歐陽 ， 李工 ， 陳建利 ，李小斌 ，劉珂 等所有幫助過我的人。他們都是很有經(jīng)驗，并且樂于助人，很容易相處的一群可愛的人。比如李彥良李老師，他搞了 10 年的飛機結(jié)構(gòu)分析，專業(yè)知識過硬，長城公司高薪挖過來的精英。但是一點也沒有架子，很好相處。他耐心的教我使用ANSYS，詢問我 有沒有什么難處 ?? 還有歐工， 熱分析方面很厲害的研究生， 詳細的教我使用 CATIA 和 ANSYS。雖然畢設(shè)沒有用到 CATIA，但當 ANSYS 網(wǎng)格劃分失敗時他和我一起找原因 ?? 還有韓國留學(xué)回來的陳珂， CATIA 高手陳建利等等，感謝我這一群可愛的同事們。 還有要感謝的是我的同學(xué)們，他們經(jīng)常詢問我過的怎么樣，是否還好，是否想回來 ?? 當我不能上網(wǎng)交報告的時候，宿舍的人時時幫我盯著；當我有什么事要辦的時候都是麻煩他們，他們一句怨言也沒有；當有需要我回去辦的事而我 又 不能回去的時候他們都是第一時間通知我，然后幫我解決 ?? 最后， 再次 感謝 所有幫助過我的人，關(guān)心過我的人，謝謝你們，沒有你們我是不能大步前 進的。