基于ansys桥式起重机主梁优化设计

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1、基于ANSYS的桥式起重机主梁优化设计工程与技术基于ＡＮＳＹＳ的桥式起重机主梁优化设计□冯俊莲(中铁武桥重工股份有限公司湖北·武汉430052)摘要：针对现行主梁设计中存在的结构笨重、材料浪费严重的问题，基于ANSYS平台，构造50t-30m桥式起重机桁架主梁模型，应用ANSYS对其进行结构和受力分析；以主梁各截面厚度为优化变量，以强度和刚度指标为约束，应用ANSYS提供的优化方法，进行以主梁结构轻量化为目标的优化计算，得到合理的优化结构。关键词：桥式起重机桁架主梁ANSYS优化中图分类号：TM文献标识码：A文章编号：1007-3973（2008

2、）04-021-02采用有限元单元法和优化设计方法，以50t-30m桁架的形状（如正方形、三棱柱等）映射到不规则的区域（如畸变梁桥式起重机为研究对象，通过计算机仿真分析起重机主的四边形、底面不是正多边形的棱柱等）上面，它所收成的梁的强度、刚度和稳定性，找出最大应力和最大变形处，然网格之间是呈规则的排列的，分析的精度也很高。但是，它后在此基础上，完成以结构轻量化为主要目标的优化计算。要求划分区域满足一定的拓扑条件，否则就不能进行映射１　　主梁结构静力分析网格划分。一般情况下，ANSYS程序使用的默认网格控制ANSYS程序中的结构静力分析是用来计算在

3、固定不可以使用户的分析模型生成足够的网格以便于分析。在这变的载荷作用下结构的效应，即用于稳态外载引起的系统种情况下，不必指定任何的网格剖分控制。但是，如果用户或部件的位移、应力、应变和力。使用网格剖分控制，则必须在对实体模型网格剖分之前设在本文中，结构静力分析的目的是找出原结构的最大置网格剖分控制。应力和最大变形处，为优化设计作准备。网格剖分控制容许用户建立用于实体模型网格剖分的1.1有限元分析模型的建立要素，如单元形状、中间节点位置和用于实体模型网格剖分本文研究的50t-30m桁架梁桥式起重机主梁横截面为的单元尺寸大小。单元网格划分时要兼顾精度

4、、经济性和计△截面，主弦杆为工字形型钢，腹杆为角钢，材料均为普通算容量。一般情况下，单元划分越细、越接近真实求解区域，碳素钢Q235，连接形式为焊接，所有构件均采用可承受拉、计算精度就越高，但随之而来的可能是计算时间、费用和内压、弯、扭的梁单元beam188模拟。存使用量的成倍增加，所以，必须综合考虑各因素来恰当地参照现有的起重机系列设计，对常用的桥式类型起重确定单元的数目。机，桁架跨中高度h及宽度b可在下列范围选取：1.3载荷处理h≥（1/12～1/15）L通常将主梁作为简支梁来研究，左端固定，右端简支。b≥（1/2～1/2.5）h考虑最危险工

5、况即小车满载位于主梁中央截面。加载时，还式中，L为桁架跨度。应考虑主梁自重、小车起制动产生的水平惯性力、风载、作根据本起重机的跨度30m,确定桁架△截面高度为业系数、动载系数等。载荷可以施加到几何模型的关键点2m、宽度为1m。结构模型如图1所示。上，也可以施加到有限元模型的节点上。这两种情况各有各自的优点和缺点。分别如下：施加在实体模型上的优点是：通过图形拾取来加载时，因为实体较小，所以施加时比在有限元模型上进行要方便的多；模型载荷独立于有限元网格，这样就不必因为网格重新划分而重新加载。缺点是：不能显示所有的实体模型载荷；在关键点上的载荷很难施加

6、上去；网格划分命令生成的单元处于当前坐标系下面，而节点使用的是整体笛卡儿坐标系。图１　　主梁整体结构施加在有限元模型上的优点是：因为载荷可以直接施1.2网格划分加在主节点上，所以在简化分析时不会有任何问题；可以简在ANSYS程序当中，网格划分是在几何模型建立好单地选择所有所需要的节点，并直接指定约束条件。了之后、最终进行求解之前完成的，也就是说，它即可以防缺点是：只要划分的网格有任何问题，需要删除掉所有在加载之前，也可以防在加载之后。的或者部分的网格单元，重新划分网格，则用户必须删除掉在ANSYS程序当中，有限元的网格是由程序自己来原有的载荷并在

7、新收成的网格上面施加载荷；对于使用图完成的，用户要做的就是通过给出一些参数与命令来对程形拾取来加载，特别是在节点很多时，原来施加在一条线上序实行“宏观调控”。总的来说，ANSYS的网格划分有两种。的载荷需要逐个节点来拾取，原来施加在一个面上的载荷第一种是自由网格划分，主要用于划分边界形状不规则的需要逐个单元面来拾取，非常麻烦。区域，它所生成的网格相互之间是呈不规则的排列的。常常无论如何，在开始求解之前，一定要保证所有的载荷施对于复杂形状的边界选择自由网格划分。它的缺点是分析加在有限元模型上，只有这样，求解器才可以进行求解。精度往往不够高。第二种是

8、映射网格划分，该方法是将规则科协论坛・２００８　年第4期（下）21工程与技术1.4求解表1优化设计参数对主梁结构进行静力分析，目的是找出