起重机主臂强度计算方法研究

发布时间：2017-07-26 23:04

  本文关键词：起重机主臂强度计算方法研究

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【摘要】：起重机历史悠久，随着科学技术不断进步各种类型的起重机层出不穷，其设计、工艺都逐渐趋于标准化。主臂结构是起重机最为核心的部分，在起重机的所有结构中是最主要受力的结构，所以主臂结构的刚度、强度、稳定性研究尤为重要，正确的建立有限元模型和有限元分析方法更是重中之重。 主臂作为全地面起重机中的核心结构，在有限元分析中，由于结构复杂且模型庞大，如果采用详细模型直接计算会导致单元数量过多，计算时间过长，需要计算的工况有上万个，用详细模型计算分析单台车主臂就需要几个月时间，完全不能满足企业的需求，为了缩短研发周期采用简化梁模型代替详细模型，这样会大大缩短计算时间，满足企业需求。但是，简化梁模型的计算精度能否保证计算结果精确有效，需要通过大量计算验证。本文通过简化梁模型，板壳模型和实体模型计算比较，依次来探讨下简化梁模型计算精度是否合格。 本文的研究的主臂模型是以某集团的QAY500全地面起重机为原型，用到强度有限元分析方法有性能计算、校核计算和详细计算。首先，对主臂结构进行简化分别产生三种模型，第一种是臂筒结构用梁单元BEAM188来模拟，第二种是臂筒结构用壳单元SHELL181来模拟，第三种是臂筒结构用实体单元SOLID18来模拟。其中性能计算和校核计算使用简化梁模型，详细计算则采用板壳模型和实体模型。 本文首先进行了主臂性能计算，通过性能计算为起重机提供性能表，，使得起重机的设计变得更可靠更高效。而后又进行了校核计算和详细计算，通过一个测试工况的控制截面应力和位移结果的比较，来判断简化梁模型计算结果的误差大小。通过对板壳模型详细计算结果的研究发现，在接触位置总是出现局部大应力的情况，和正常的测试结果不符合，本文对于如何消除局部大应力做了一些有效的研究。 通过以上研究一定程度上验证和提高了全地面起重机有限元分析结果的精确度，得到了一种可靠的模拟方法，为以后全地面起重机的有限元分析提供一定的参考数据。
【关键词】：全地面起重机 有限元分析 简化梁模型 计算精度研究 ANSYS
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 选题背景和国内国外起重机发展概况10-11
• 1.1.1 选题背景及其意义10
• 1.1.2 国内国外全地面起重机的发展状况10-11
• 1.2 全地面起重机结构介绍11-14
• 1.2.1 全地面起重机概述11-12
• 1.2.2 全地面起重机的结构12-14
• 1.3 有限元法及有限元相关软件简介14-16
• 1.3.1 有限元法简介14-15
• 1.3.2 有限元分析软件简介15-16
• 1.4 论文研究的主要内容16-18
• 第2章 主臂性能计算方法简介18-30
• 2.1 简化梁模型的建立18-22
• 2.1.1 主臂有限元模型建模方法简介18-20
• 2.1.2 简化梁截面的定义20-21
• 2.1.3 简化梁模型滑块搭接关系21
• 2.1.4 主臂性能计算的边界条件21-22
• 2.2 主臂性能计算方法22-25
• 2.2.1 强度控制计算方法22
• 2.2.2 刚度控制计算方法22-23
• 2.2.3 稳定性控制计算方法23
• 2.2.4 性能计算程序23-24
• 2.2.5 额定吊重的计算方法24-25
• 2.3 主臂性能计算结果25-28
• 2.3.1 性能计算结果提取25-26
• 2.3.2 性能表的合成26-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 主臂简化梁与壳模型计算精度对比研究30-42
• 3.1 主臂详细计算30-33
• 3.1.1 详细计算方法概述30
• 3.1.2 主臂壳模型前处理过程30-32
• 3.1.3 主臂模型组装32-33
• 3.1.4 详细计算的载荷施加和边界说明33
• 3.2 主臂校核计算33-35
• 3.2.1 主臂校核计算的边界条件33-34
• 3.2.2 校核计算的模型建立34-35
• 3.3 主臂简化梁模型与壳模型计算比较35-40
• 3.3.1 工况选取及幅度调整35-36
• 3.3.2 整体位移趋势比较36
• 3.3.3 控制截面应力比较36-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 局部大应力的真实性研究42-56
• 4.1 详细计算中出现大应力的位置42-46
• 4.1.1 臂头滑块接触位置的大应力区域42-43
• 4.1.2 臂销和臂销孔接触位置的局部大应力区域43-44
• 4.1.3 臂尾滑块接触位置的大应力区域44-46
• 4.2 接触位置局部大应力真实性研究方法探究46-50
• 4.2.1 接触单元类型简介46
• 4.2.2 接触间隙对局部大应力的影响46-48
• 4.2.3 初始接触条件对接触局部大应力的影响48-50
• 4.3 接触位置局部大应力解决方案50-54
• 4.3.1 影响接触位置大应力因素的探究50
• 4.3.2 实体模型的建立及边界条件50-51
• 4.3.3 整体位移比较分析51-52
• 4.3.4 臂头滑块接触位置应力比较分析52-53
• 4.3.5 臂尾滑块接触位置应力比较分析53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 计算结果与测试结果对比56-68
• 5.1 测试方法及过程简介56-58
• 5.1.1 测试目的56
• 5.1.2 测试方案56
• 5.1.3 测试工况选取56-57
• 5.1.4 控制截面测点选取57
• 5.1.5 滑块接触位置测点选取57-58
• 5.2 测试结果分析58-66
• 5.2.1 测试数据处理方法58-59
• 5.2.2 控制截面测试结果59-61
• 5.2.3 滑块接触位置测试结果61-66
• 5.3 测试结果分析66-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 作者简介及参与科研项目74-76
• 致谢76

【参考文献】

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本文编号：578751