42米高空作业车结构分析

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1、wotd资料下载可编辑42米高空作业车吊臂系统结构分析关键词：高空作业车、吊臂系统、应力集中、固有频率、安全因数、位移、结构稳定性摘要：在本文中高空作业车吊臂系统的发展已经能够满足在更高的工作条件下运行。为了避免在工作时车辆的倾翻事故，3维FEA技术被应用到校验3维设计、应力集中分析、应力分布分析和固有频率分析。在这些分析中，吊臂系统荷载为700公斤，工作角度00—850。当吊臂系统工作角度为0o时，分析结果可以知道应力集中和位移是最大的；我们可以猜测应力集中最大点为3.275。在安全条件下，吊臂系统末端的最大位移为78.5cm，也可以知道其固有频率和吊臂系统是稳定

2、的（在高空作业车运行范围之内）。通过这些结果，我们可以知道42m高空作业车吊臂系统的稳定性程度，然后最终找到一种合理的高空作业车设计方案。引言我们研究的42m高空作业车要适应高层建筑的恶劣环境，因为工人们的安全必须被保证，工人们必须带着安全感工作。结构件的设计和强度必须进行校验以提高最好的工作条件。借助于一种经验设计方法，我们必须通过理论的方法研究出一种解决问题的工具。本文说明了FEA处理高空作业车吊臂系统的功用和负载运行过程中确定吊臂稳定性的条件下，FEA能够进行更合理的设计，文章的结果提供了非常重要的信息（用以确定吊臂的厚度和承受的负载）；有限元方法假定连续的固

3、体是由有限尺寸的元素的集合。另外，FEA采专业技术资料wotd资料下载可编辑用数值分析法则将联系体转变为近似的元素，并且通过能量最小化定律或者在每个元素上的编号发生的理论虚拟位移而求出节点的位移。ANSYS典型的分析工具被用于FEA处理。设计与建模图1是一种建立在稳定性基础上、不考虑整车结构和重量限制的高空作业车，吊臂的截面是六边形，六边形除了可以减少结构重量和集中荷载之外，还可以减少应力集中数量，并减小弯矩。FEA模型是通过一个ANSYS程序而建立的高空作业车吊臂模型和通过CATIAV5而建立的实体模型。图1.1高空作业车设计图专业技术资料wotd资料下载可编辑图

4、1.2高空作业车设计图图2吊臂CATIA模型专业技术资料wotd资料下载可编辑图3应用CATIA数据导入的ANSYS模型及其网格划分分析过程材料特性：如杨氏模量，密度，泊松比都是FEA处理所必需的。另外一些重要的吊臂结构参数：吊臂间重叠的表面长度和运行角度在建立FEA模型时也必须要考虑的。表一材料特性吊臂1—6个节臂材料类型ATOS60（mildssteel）杨氏模量210*109N/m2密度7850kg/m3泊松比0.3表二吊臂系统尺寸名称规格数量6专业技术资料wotd资料下载可编辑长度6830mm重叠长度1200mm全长36.31m全高41m承载能力700kg以

5、上数值在初步设计中要考虑的；在最大等效应力和应力限制的关系基础上，吊臂系统的FEA处理是依据VONMises-Hencky理论【3,4】。σmax-σmin=σys(1)σmax和σmin是最大最小理论应力值，而σys是屈服强度。当应变能达到断裂能量时，吊臂就发生断裂，即发生断裂时理论上应力应满足如下公式：（σ1-σ2）2+（σ2–σ3）2+（σ3–σ1）2=2σ2ys(2)这种关系无论σ1、σ2、σ31为多大均成立。½分析结果在高空作业车的吊臂相对地面不同工作角度下，我们进行工作角度稳定性。在结果中可以看到当角度减小时安全系数减小。表3是安全系数与工作角度的关系表

6、表3工作角度的安全系数表工作角度（度数）位移（m）安全系数工作角度（度数）位移（m）安全系数00.793.28700.279.45专业技术资料wotd资料下载可编辑450.554.61800.1415600.396.49850.0715当吊臂平行于地面（相对地面00），在平衡分析过程中，吊臂承受最不利的条件，其边界条件如下：第一节吊臂的始端被固定，第六节吊臂的末端承受竖向荷载700kg，吊臂系统假定为节臂不分离，并且有良好的润滑工作条件【5】。正如图片四所示：吊臂系统的稳定性是确定的，因为最大应力集中点经处理确定为安全因数3.275，进一步说，最大应力系统0.3（在

7、图五中可以说明）证明了吊臂系统的稳定性。第一节吊臂对第六节吊臂施加700kg荷载，最小数值3.344表明了吊臂系统是出于稳定条件下的。在吊臂套钩施加700kg荷载可以看到强应力分布情况，然而，最小安全因数值为3.975也表明了系统处于稳定系统。后面的分析表明了在第六节吊臂端部施加700kg荷载后发生的位移。表4吊臂系统固有频率分析顺序固有频率（HZ）顺序固有频率（HZ）顺序固有频率（HZ）10.40457.795917.64420.71669.1441021.975专业技术资料wotd资料下载可编辑31.84079.1841122.47543.462814.84