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1、900t下导梁高速铁路架桥机有限元分析?客运专线建设专题?900t下导梁高速铁路架桥机有限元分析张启贵(中铁工程机械研究设计院武汉430062)摘要应用有限元分析程序SuperSAP对900t下导梁高速铁路架桥机进行有限元分析,重点描述了怎样用梁单元模拟总体结构,并介绍了主要部件的屈曲稳定性分析.关键词下导梁架桥机梁单元板单元中图分类号U445.36文献标识码A屈曲稳定性有限元虚拟单元文章编号1009—4539(2007)02—0021—03FiniteElementAnalysisof900tHigh-SpeedRailwayLaunchin
2、gGirderofBottomLeadBeamZhangQigui(EngineefingMachineryResearch&DesignInstituteofChinaRailwayWuhan430062,China)AbstractMakinguseofthefiniteelementanalysisprocedure—SuperSAP,thisarticleanalyzesthe900thigh—speedrailwaylaunchinggirderofbottomleadbeam,focusesonhowtousebeamele
3、menttosimulategeneralstructure,andintroducestheanalysesofbendingstabilityofthemajorcomponents.Keywordshigh—speedrailwaylaunchinggirderofbottomleadbeam;beamelement;plateelement;bendingstability;fi—niteelement;virtualelement1概述2架桥机力学模型的建立目前正在施工或正在进行施工图设计的客运专线,其桥梁总长占线路总长的份额较高,所
4、用的桥梁以较重的箱梁为主,因此迫切需要研制和开发大吨位的架桥机,其中导梁式架桥机因受力明确,运行平稳而受施工者的青睐.为了使结构合理,本文用有限元方法对900t下导梁高速铁路架桥机进行了强度,刚度和稳定性计算,从而为优化结构提供了科学依据.对这样尺寸较大的设备,传统的计算方法对于零部件的计算和校对仍然起着很大的作用,但在总体计算和局部应力计算时却受到一定的限制.用有限元方法对架桥机进行辅助设计,既提高了工作效率又可使计算精度大大提高.本文选用梁单元模拟整体结构进行分析,选用板单元对机臂进行了局部稳定性计算.2.1基本参数该机由机臂,前支腿,后支
5、腿,辅助支腿,下导梁,前吊梁小车,后吊梁小车,天车等构成.前后支腿相距35.8In,小车轨距为1.18In,两侧机臂中心距为7.3In,机臂高度为2.9In.架桥机总长为76In,高为13.2Ill,宽为17.6In.架梁载荷为900t,小车重54t.后支腿与机臂固接,前支腿与机臂铰接,其结构如图1所示.2.2工况分析根据实际架梁过程对以下工况进行计算:(1)前吊梁小车将梁片吊起;(2)前吊梁小车将梁片运行至跨中;(3)后吊梁小车将梁提起;(4)落梁对位.2.3有限元模型的建立本模型中的机臂,前支腿,后支腿,辅助支腿,下收稿日期:2006—09
6、—24;修回日期:2006—12—28铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2007f3J21?客运专线建设专题?图1架桥机总体结构(单位:mm)导梁的横截面尺寸远小于其长度尺寸,梁单元特征十分明显.因此用梁单元模拟整个结构是十分合适的.梁单元的最大优点是建模迅速,修改方便,联接部位和边界条件的约束处理非常简单,它是快速确定主要横截面大小和板厚尺寸的主要单元之一.用梁单元建模可十分方便求出约束位置的反力以及联接截面的合弯矩和扭矩.在进行总体屈曲稳定性分析时,用梁单元模拟既迅速又准确,同时在进行总体分析时可排除个别
7、细节对整体分析的干扰:这也是结构力学分析中常用的抓大放小的思想方法.对于具有梁单元特征的起重机和桥梁,在设计之初选用梁单元模拟整个结构进行总体分析是一个较好的选择.选用32个不同截面梁单元模拟各部件,但把整个结构都简化成梁单元是很困难的,因此引入虚拟单元模拟刚度较大的连接座.在引入虚拟单元时,要注意其质量和刚度的等效替换.虚拟单元计算结果并不重要,重要的是它能否保证各构件的相对位置尺寸,保证正确的弯矩传递.只有这样才可以保证主要部件的弯曲应力计算.计算时要注意梁单元的方向和截面参数的正确输入,否则会产生错误的结果.其梁单元有限元模型如图2所示.
8、图2梁单元有限元模型2.4载荷的确定根据载荷的作用位置而设置节点,注意梁单元自重的计算方法,梁单元自重常常可由程序本身自动进行计算.这里要注意格板和焊
