移动式“狂呼”游艺机主体钢结构力学分析

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2、IDAS/GEN对移动式”狂呼”游艺机的主体钢结构建立了使用状态中几种运行工况的有限元模型,并针对移动式”狂呼”游艺机的状态非线性特点进行了有限元分析,提出了这种结构在求解状态非线性过程中的力学分析方法.关键词:”狂呼”游艺机,钢结构,状态非线性,力学分析中图分类号:TU311移动式”狂呼”游艺机主体采用钢结构,除机械传动部位外,整体框架使用的材料为Q235B钢,屈服强度为235MPa.”狂呼”游艺机有两根旋转大臂,呈180.直线形,每根旋转大臂下部有一托架,其上设有8个转动座椅,每个转动座椅自重100ks/件,可乘坐8人

3、(70ks/人);”狂呼”主体结构高度为30m,底盘尺寸为12m×12m.其立面图如图1所示..l2Q图1”狂呼”正立面图以往游艺机多采用固定式,即主体结构和地面固定,不能移动,通常用于永久性质的游乐场或公园,具有结构稳定性好的特点.但由于近年来具有临时性的一些嘉年华或娱乐活动频繁,需要在一些临时场地架设游艺机.这些游艺机经常在不同的地点使用,因此主体结构和地面不固定,便于游艺设备的频繁移动.但这种移动式的游艺机也带来了同以往固定式游艺机不同的受力特点,其结构的整体稳定性更应受到关注.基于移动式游艺机的不同受力特点,本文利

4、用有限元分析软件MIDAS/GEN对移动式”狂呼”游艺机的主体钢结构建立了使用状态中几种运行工况的有限元模型并进行了分析,对这种结构的力学分析方法进行了研究.叁a)轴测图b)正立面图c)主轴局部模型图2”狂呼”有限元模型1计算模型的建立在有限元分析软件MIDAS/GEN中采用梁单元来模拟”狂呼”的立柱,撑架,旋转大臂,托架等杆件,”狂呼”旋转臂中心的主轴采用板单元模拟,旋转臂中心主轴的板单元和旋转大臂,撑架文献标识码:A的梁单元之间采用自由度刚体耦合的方式传递内力,重力加速度为9.8m/s.结构采用三维整体建模,整体有限元

5、模型如图2所示.2运行工况由于”狂呼”游艺机在使用状态下其大臂是绕主轴以一定的角速度旋转的,因此受力过程不同于通常静止不动的结构,是随时间不断变化的.对这个变化的过程可以选取一定数量的不利运行状态利用静力学的方法进行求解.对于”狂呼”游艺机的运行特点,可以选取如下的三种不利运行工况进行静力学分析,对于每个运行工况均独立建立其有限元模型:1)”狂呼”旋转大臂运行至竖直状态(大臂和水平面处于90.夹角),如图1中所示为此运行状态的有限元模型;2)”狂呼”旋转大臂和水平面处于45.夹角;3)”狂呼”旋转大臂处于水平状态,即和水平

6、面处于0.夹角.3荷载工况3.1恒载和活载“狂呼”主体结构杆件恒载由程序自动考虑,转动座椅自重作为恒载施加于旋转大臂结构下托架处相应的4个位置上;乘客重量作为活载也施加于大臂结构下托架处相应的4个位置上(同转动座椅自重作用位置).此外为增强移动式”狂呼”主体结构在运行状态下的稳定性,在活动底座的钢管内充满水,并在底座的三个撑杆角点处增加10kN的配重;增加的荷载以恒载的形式施加于活动底座上.“狂呼”旋转大臂在运行过程中将以6r/min的速度旋转,此时由旋转大臂,托架,转动座椅以及乘客的质量会产生离心力,将此离心力作为活载施

7、加于”狂呼”结构.计算离心力时,偏于安全的将旋转大臂,托架,转动座椅以及乘客的质量均集中于旋转大臂端部托架处;求得离心力后,将离心力平均分配于托架的4个位置上(同转动座椅自重作用位置).离心力的计算如下所示:F,=,=n砌r=1.5x4889×(0.2叮r)×13.5≈39kN.r(1)其中,/”t为动力增大系数.:Ft:39:9.75kN(2)3.2风荷载作用在结构单位面积上的风荷载标准值应按下式计算:收稿日期:2011—07-29作者简介:冯小勇(1978一),男,工程师,一级注册建造师,葛洲坝集团第五工程有限公司,湖

8、北宜昌443002杨晓莉(1978-),女,工程师,一级注册结构师,中机国际(西安)技术发展有限公司,陕西西安710054郑峡(1977.),男,助理工程师,葛洲坝集团第五工程有限公司,湖北宜昌443002T●●●1T._叫●』孝1冯小勇等:移动式”狂呼”游艺机主体钢结构力学分析?51?∞=××××09