【正文】 數(shù)據(jù) .............................................................................. 16 開(kāi)始建模 ............................................................................................................... 18 材料性質(zhì) ....................................................................................................... 20 施加約束 ....................................................................................................... 20 第 3 章 橋梁檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂的靜力學(xué)分析 ............................................................... 22 靜載荷簡(jiǎn)述 ......................................................................................................... 22 分析加載 ................................................................................................................ 23 檢測(cè)臂的應(yīng)力分析 ........................................................................................ 23 檢測(cè)臂的位移分析 ........................................................................................ 28 第 4 章 橋梁檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂的動(dòng)力特性分析 ............................................................. 34 動(dòng)力特性分析目的 ............................................................................................. 34 分析方法 ............................................................................................................. 34 模態(tài)分析理論 ............................................................................................. 34 利用 ANSYS 進(jìn)行模態(tài)分析 ...................................................................... 35 第 5 章 結(jié)論和展望 ................................................................................................... 39 致謝 ............................................................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 41 附錄 A 英文原文 ....................................................................................................... 42 附錄 B 英文翻譯 ....................................................................................................... 50 石家莊鐵道 大學(xué) 畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 研究的目的和意義 橋梁檢測(cè)車(chē)是一種適用于大型或特大型的公路橋、城市高架橋 特路橋 公鐵兩用橋的預(yù)防性檢查作業(yè)的專用車(chē)輛，主要用于橋梁的流動(dòng)檢測(cè)及維修作業(yè)。同時(shí)對(duì)檢測(cè)臂進(jìn)行了模態(tài)分析，測(cè)出了其固有頻率和結(jié)構(gòu)振型，為檢測(cè)車(chē)工作時(shí)的穩(wěn)定性要求提供了參考。另一方面，隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)的普 及應(yīng)用，測(cè)試技術(shù)、分析手段也取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。 指導(dǎo)教師簽字 時(shí) 間 年 月 日 摘 要 隨著我國(guó)公路橋梁事業(yè)的發(fā)展，新建高速公路及橋梁越來(lái)越多．同時(shí)既有的許多橋梁進(jìn)入了養(yǎng)護(hù)維修階段，有關(guān)專家認(rèn)為橋梁使用 25年則進(jìn)入老化期，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)橋梁總數(shù)的 40％已經(jīng)屬于此范疇，均屬老齡橋梁．而且隨著時(shí)間的推移，其數(shù)量還還在增長(zhǎng)。因?yàn)殍旒芙Y(jié)構(gòu)截面形狀比較復(fù)雜，所以多選用自由網(wǎng)格。檢測(cè)臂單元離散化過(guò)程，首先劃分網(wǎng)格類(lèi)型， 有限元網(wǎng)格劃分主要有兩種，一種是自由網(wǎng)格劃分，主要用于對(duì)不規(guī)則邊界對(duì)象進(jìn)行劃分，劃分精度較低。檢測(cè)臂使用材料為 Q235 鋼，屈服極限為 235MPa，密度為 7800kg/m3，楊氏彈性模量約為 210GPa，泊松比為 。 ANSYS 在結(jié)構(gòu)分析中，靜力學(xué)分析與模態(tài)分析是進(jìn)行結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析與譜分析的基礎(chǔ)。根據(jù)專用工作裝置的不同 ，橋梁檢測(cè)車(chē)主要分為吊籃式和桁架式 2種。具有效率高、安全性好、適應(yīng)性強(qiáng)、功率消耗低等優(yōu)點(diǎn)，適用于特大型公路橋、城市高架橋、鐵路橋、公鐵兩用橋的預(yù)防性檢查和維修作業(yè)，并為操作者在檢測(cè)每一組成部分時(shí)提供安全保障，還可用于環(huán)境險(xiǎn)惡不適合人工檢測(cè)的場(chǎng)合。工作時(shí)不影響交通而且可以在不收回臂架的情況下慢速行駛。 橋梁檢測(cè)車(chē)是一種可以為橋梁檢測(cè)人員在檢測(cè)過(guò)程中提供作業(yè)平臺(tái)，裝備有橋梁檢測(cè)儀器 ,用于流動(dòng)檢測(cè)和 (或 )維修作業(yè) 的專用汽車(chē)。同時(shí)對(duì)檢測(cè)臂進(jìn)行了模態(tài)分析，測(cè)出了其固有頻率和結(jié)構(gòu)振型，為檢測(cè)車(chē)工作時(shí)的穩(wěn)定性要求提供了參考。橋梁檢測(cè)車(chē)最早出現(xiàn)在歐美，現(xiàn)在的裝 備技術(shù)已很先進(jìn)，均采用電子液壓控制，并配置有應(yīng)急裝置、穩(wěn)定裝置、遙控裝置及發(fā)電設(shè)備。橋梁檢測(cè)車(chē) (或稱橋梁檢測(cè)維修車(chē)， Bridgeinspect Vehicle)是指裝備有橋梁檢測(cè)儀器和工作臺(tái)，用于流動(dòng)檢測(cè)和（或）維修作業(yè)的專用汽車(chē)。 教研室主任簽字 時(shí) 間 年 月 日 畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告 題 目 橋梁檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂的有限元分析 學(xué)生姓名 劉陽(yáng) 學(xué)號(hào) 20212457 班級(jí) 力 07011 專業(yè) 工程力學(xué) 橋梁檢測(cè)車(chē)是一種適用于大型或特大型的公路橋、城市高架橋 特路橋 公鐵兩用橋的預(yù)防性檢查作業(yè)的專用車(chē)輛，主要用于橋梁的流動(dòng)檢測(cè)及維修作業(yè)。通過(guò)查閱資料和 ANSYS 軟件應(yīng)用，擴(kuò)大知識(shí)面，提高獨(dú)立工作所需的自學(xué)能力、分析和解決問(wèn)題的能力； (2) 熟悉相關(guān)的有限元理論和 ANSYS 結(jié)構(gòu)分析軟件的應(yīng)用，具有較強(qiáng)的程序調(diào)試能力； (3) 熟悉檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理。 在熟練掌握彈性力學(xué)和結(jié)構(gòu)應(yīng)力有限元分析的前提下，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握以下內(nèi)容： (1) 了解實(shí)際工程中橋梁檢測(cè)車(chē)的類(lèi)型、分類(lèi)及其應(yīng)用； (2) 學(xué)習(xí)在軟件 ANSYS 中橋梁檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂的建模方法； (3) 熟練檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂的各種載荷類(lèi)型； (4) 采用 ANSYS 分析和計(jì)算實(shí)際檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂模型在各種載荷組合下應(yīng)力曲 線。 2021 屆 工程力學(xué) 系 專 業(yè) 工程力學(xué) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2021 年 6 月 7 日 石家 莊鐵道 大學(xué) 畢業(yè) 論文 基于 ANSYS 的橋梁檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂有限元分析 Finite Element Analysis of the Inspection Arm in Bridge Inspection Vehicle Based on ANSYS 畢業(yè)論文成績(jī)單 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 20212457 班級(jí) 力 07011 專業(yè) 工程力學(xué) 畢業(yè)論文題目 基于 ANSYS的橋梁檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂有限元分析 指導(dǎo)教師姓名 房學(xué)謙 指導(dǎo)教師職稱 副教授 評(píng) 定 成 績(jī) 指導(dǎo)教師 得分 評(píng)閱人 得分 答辯小組組長(zhǎng) 得分 成績(jī)： 院長(zhǎng) (主任 ) 簽字： 年 月 日 畢業(yè)論文任務(wù)書(shū) 題 目 橋梁檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂的有限元分析 學(xué)生姓名 劉陽(yáng) 學(xué)號(hào) 20212457 班級(jí) 力 07011 專業(yè) 工程力學(xué) 承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位 工程力學(xué)系 導(dǎo)師 姓名 房學(xué)謙 導(dǎo)師 職稱 副教授 一、研究?jī)?nèi)容 橋梁檢測(cè)車(chē)是一種適用于大型或特大型的公路橋、城市高架橋、特路橋、公鐵兩用橋的預(yù)防性檢查作業(yè)的專用車(chē)輛，主要用于橋梁的流動(dòng)檢測(cè)及維修作業(yè)。檢測(cè)臂是橋梁檢測(cè)車(chē)的重要組成部分，因此對(duì)檢測(cè)臂進(jìn)行力學(xué)分 析具有重要的意義。 二、基本要求 (1) 按研究計(jì)劃獨(dú)立完成各項(xiàng)任務(wù)。 三、主要技術(shù)指標(biāo) (1)《 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 (GB 38111983)； (2)《 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 (GB_500172021)； 四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) (1)郝少楠，王彪，李鑫勇 .基于 ANSYS的橋梁檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂有限元分析 [J]. 機(jī)械工程師，2021,9:85~86. （ 2） 劉勝民 .橋梁檢測(cè)車(chē)商用用汽車(chē) ,:44~45. (3) 葉 劉澤寬 .公路橋梁檢測(cè)問(wèn)題的研究 [J]科技資訊 ,2021,2:48~49. (4) 袁海慶 , 蔣淪如 . 有限元理論及工程實(shí)踐實(shí)用 [M]. 武漢 : 武漢工業(yè)大學(xué)出版社 , 1996. 五、進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周 — 第 3 周：熟悉任務(wù)書(shū)、收集查閱文獻(xiàn)、完成英文翻譯； 第 4 周 — 第 7 周：熟悉變截面梁中各種載荷的施加方法，熟悉 ANSYS 軟件的應(yīng)用； 第 8 周 — 第 14 周：采用 ANSYS 進(jìn)行建模分析，并分析各因素的影響； 第 15 周 — 第 16 周：論文撰寫(xiě)，修改和答辯。檢測(cè)臂是橋梁檢測(cè)車(chē)的重要組成部分，因此對(duì)檢測(cè)臂進(jìn)行力學(xué)分析具有重要的意義。它由汽車(chē)底盤(pán)和上裝（上部工作裝置） 2部分組成。 基于 ANSYS的橋梁檢測(cè)車(chē)檢測(cè)臂有限元分析為了分析檢測(cè)臂的結(jié)構(gòu)性能，用 ANSYS對(duì)檢測(cè)臂進(jìn)行了有限元分析，通過(guò)分析檢測(cè)臂受力及位移變化情況來(lái)驗(yàn)證檢測(cè)臂結(jié)構(gòu)安全性。本文用 。它可以隨時(shí)移動(dòng)位置，能安全、快速、高效地讓檢測(cè)人員進(jìn)入作業(yè)位置進(jìn)行流動(dòng)檢測(cè)或維修作業(yè)。 橋梁檢測(cè)車(chē)技術(shù)含量很高，涉及到機(jī)械、液壓、電子、雷達(dá)、通信等先進(jìn)技術(shù)。 這種車(chē)輛一般是在二類(lèi)貨車(chē)底盤(pán)基礎(chǔ)上加裝專用工作裝置而成的。 有限元法是將連續(xù)體離散化的一種近似方法，其理論基礎(chǔ)是變分原理，連續(xù)體部分與分片插值，即首先找到欲求解的數(shù)學(xué)物理問(wèn)題用變分表示，寫(xiě)出其總能量表達(dá)式，然后將問(wèn)題的定能區(qū)域劃分成有限個(gè)三角形或四邊形的集合，在每個(gè)單元體上選擇有限個(gè)結(jié)點(diǎn)，并在每個(gè)結(jié)點(diǎn)上選定有限個(gè)待求的廣義結(jié)點(diǎn)位移，然后選定結(jié)點(diǎn)廣義位移為參數(shù)，近似地插值求出整個(gè)單元上的連續(xù)位移，進(jìn)而將插值位移代入能量表達(dá)式，運(yùn)用變分原理得到以廣義結(jié)點(diǎn)位移為未知量的離散化有限元方程，求解有限元方程，得到每個(gè)結(jié)點(diǎn)上的廣義結(jié)點(diǎn)位移 ，再在每個(gè)單元上使用結(jié)點(diǎn)廣義位移插值求得各種欲求物理量，例如位移、應(yīng)變、應(yīng)力等 。 本文根據(jù)檢測(cè)臂的實(shí)際參數(shù)對(duì)其進(jìn)行了 Pro/E 三維建模，并將三維模型導(dǎo)入到 ANSYS 中。檢測(cè)臂有限元單元類(lèi)型使用 Solid Brick 8node 45 單元。另一種是映射網(wǎng)格，這種劃分類(lèi)型劃分精度較高，對(duì)劃分對(duì)象的邊界、形狀要求較高。其次網(wǎng)格劃分工具欄設(shè)定，網(wǎng)格劃分工具面板用于實(shí)體建模網(wǎng)格劃分的要素控制，如單元形狀、中間節(jié)點(diǎn)位置及網(wǎng)格劃分的尺寸大小等，網(wǎng)格劃分時(shí)要綜合考慮精度、經(jīng)濟(jì)性及適用性，一般情況下分析受力時(shí)需劃分網(wǎng)格時(shí)應(yīng)在保證精度條件下盡量減少網(wǎng)格數(shù)量。近 20年來(lái)，隨著橋梁檢測(cè)事業(yè)的飛速發(fā)展，新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)；同時(shí)橋梁結(jié)構(gòu)的使用荷載日益增大，大批既有橋梁進(jìn)入老齡化期，為了確保橋梁