基于ANSYS塔式起重机臂架参数化有限元分析系统开发

发布时间：2020-04-26 12:41

【摘要】：臂架是起重机的重要承载部件之一,也是结构强度薄弱的环节,其力学性能对整机的正常运转有直接影响,故障率较高,危害性大。因此,塔式起重机臂架设计具有重要的工程应用价值与意义。目前国内外广泛使用ANSYS有限元软件对起重机臂架进行设计计算,但塔式起重机臂架结构复杂、载荷较多,若要修改结果,就必须重新建模,当模型较复杂或修改较多时,就相当繁杂、费时,且容易使所建立的模型不准确,导致错误的结果。本论文根据工程实际及产品的设计要求,对臂架结构进行特征参数提取,应用ANSYS的参数化设计语言APDL开发了塔式起重机臂架结构有限元分析通用计算程序内核,确定了合理正确的单元模型、载荷模型和约束条件,完成了参数化有限元建模、加载、分析计算及后处理的全自动过程,主要包括参数化有限元建模、静力学分析(包括强度、刚度和稳定性)、动态特性分析(包括模态分析和瞬态分析),并根据分析结果对臂架结构进行了强度、刚度和稳定性校核。以臂架结构的总重量为优化目标,对臂架的结构型式和截面尺寸进行优化,得到了更为经济合理的结构。采用Visual Basic6.0语言开发分析软件界面,选用Access数据库工具建立系统相关的数据表,并可对其进行查询和调用数据库内的数据参与计算,以文本文件的形式将各种参数及全部结果进行保存,实现对有限元分析软件ANSYS的调用与封装,从而形成了参数化的有限元分析系统。通过工程案例验证了系统的正确性。
【图文】：

臂架结构,塔式起重机,型式,臂架

(2)小车变幅式臂架小车变幅式臂架亦称析架水平式臂架，常见的有正三角形和倒三角形截面两种。体系为三角形。对于正三角形结构，上弦杆使用圆钢管，下弦杆使用型钢或工字兼作起重小车的运行轨道。在回转平面内析架承受横向载荷。倒三角形结构上弦常是圆钢管，下弦杆为型钢或工字钢兼作起重小车的运行轨道。臂架根部通过销塔身联接，臂架上设有吊点通过钢丝绳或钢拉杆与塔帽顶部连接。为便于安装运组合成不同长度臂架，臂架一般分成若干段，由根部节、端部几节和若干标准节组各节间通过螺栓和销轴联接【’9、20]。(3)臂架拉杆的构造动臂变幅式臂架一般使用钢丝绳拉索，而小车变幅臂架既可以使用钢丝绳拉索，以使用钢拉杆。钢拉杆一般采用扁钢板、实心圆钢或者厚壁无缝钢管制成。拉杆成若干段，，各段通过联接板及销轴联接而成。3塔式起重机臂架结构的基本参数

基本流程,建模,设计参数,大单元

图2.2参数化有限元建模基本流程Fig.2.2ThebasieProeessofParametriefiniteelementlnodeling参数提取模型参数型参数主要是指结构尺寸参数，包括结构总体尺寸和构件的几何中几何参数的选取，并不是把每一个结构尺寸全部都参数化。原模型实际上是结构物理特征的反映，它必须有利于有限元的计算整体分析不重要的细部结构参数甚至可以忽略。型设计参数一般有以下几种定义方式[’“}:接以网络的节点坐标作为设计参数。过辅助的大单元来组织网络，以大单元的控制点作为形状控制参以几何模型的尺寸变量作为设计参数。定义方式的主要缺点是:几何模型控制所需的参数数目太多，且约束。第三种方式为常用的方式。本文采用第三种方式，将几何
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH213.3

【参考文献】