起重机主臂强度计算方法研究

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1、起重机主臂强度计算方法研究StudyontheStrengthCalculationMethodofCraneBoom作者姓名：敖文宏专业名称：工程力学指导教师：周振平教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015531年月日摘要起重机主臂强度计算方法研究起重机历史悠久，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

2、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

3、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

4、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，ANSYSIAbstractStudyontheStrengthCalculationMethodofCraneBoomCranehasalonghistory,withthescientificandtechnologicaladvancesinalltypesofcranesafteranother.Theirdesignandprocessingtechnologyarebecomingmoreandmorestandardized.Themostcentralpartofc

5、raneisthecraneboom,whichisthemainstructureoftheendureforce.Sothestiffness,strengthandstabilityoftheboomstructureisparticularlyimportant,andthetoaccuratelyestablishthefiniteelementmodelandfiniteelementanalysismethodismoreisoftoppriority.Craneboomisthecorestructureofallterraincraneinthefiniteelmentana

6、lysis,duetothecomplexstructureandlargemodelsofcraneboomswillleadtodirectlyifitiscalculatedusingadetailedmodelwillleadtoanexcessivenumberofunits,thelongyouneedtocalculateandtoomanyworkingconditionsifcalculatedbyadetailedmodeldirectly.Calculationofacraneusingadetailedmodelofacarcantakemonths,whichwill

7、notmeetthereqiurementsofenterprises.Inordertoshortenthedevelopmentperiodofasimplifiedbeammodelisappliedinsteadofadetailedmodel,whichwouldgreatlyreducethecomputingtimetomeetcommercialreqiurements.Howev