基于ANSYS的起重机吊钩有限元分析

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1、EquipmentManufactringTechnologyNo.2，2011基于ANSYS的起重机吊钩有限元分析卢泽晖，胡吉全（武汉理工大学物流工程学院，湖北武汉430063）摘要：根据吊钩特有的截面形式，提出了新的建模方式，解决了平面建模不能完全反映实体模型的本质等问题，采用ANSYS软件对吊钩的强度进行有限元分析，介绍吊钩在试验载荷下的应力分布与应变情况，并为实际设计生产提供参考。关键词：强度分析；三维实体模型；有限元中图分类号：TH123文献标识码：A文章编号：1672-545X（2011）02-0044-03吊钩是起重机的重要承载构件，也是最广

2、泛使用模拟和仿真的过程，能较真实的反应研究对象的具的取物装置，其性能直接影响到起重机作业的安全，体结构形式，以及其具有的特性。由于吊钩是变截面一旦吊钩发生损坏，将会造成人员伤亡或重大经济损的曲梁式结构，通过ANSYS直接建模过程复杂，耗失。国内现阶段分析吊钩问题的主要方法，是将吊钩时较多，因此通过更强大的实体三维软件Soild简化为一个平面模型进行分析。该模型是对实际结构Works建立吊钩实体模型，其模型如图2所示在特殊情况下的简化，即将一切现象都看做是在一个1.2ANSYS模型的建立平面内发生的，这与实际工作情况存在一定的差异，图2所示的三维模型并不能直

3、接进行有限元分并不能全面的反映空间物体的本质。因此，需要用更析计算，与我们是要需要模型有一定的差异。因此通加精确和先进的方法，来处理此类问题。过soildworks生成IGES模型文件，然后导入AN-本文采用建立三维模型的方式进行分析，以弥补平面模型所带来的不足。其研究的对象为国内某SYS，并进行适当的完善，使模型更加合理（此处忽略30t轮胎式起重机所用使用的25号吊钩（材料倒角，螺纹线等不影响整体模型的部分），其模型如DG20Mn，工作级别M7，锻加工后退火处理，清理氧图3所示。化皮，其硬度HB≤156，材料的化学成份和机械性能，必须符合GB10051.

4、1-88的规定）。分析流程如图1所示。利用SoildWorks进行吊钩三维模型的建立通过SoildWorks导出模型，并生成ANSYS模型图2SoildWorks模型图3ANSYS模型细化模型重点研究部分并完善模型1.3具体参数的设置在ANSYS中，对模型赋予具体参数：施加载荷与约束，并求解释弹性模量E=210GPa；-63密度=7.85×10kg/mm；分析数据，求出结论屈服极限333Pa；图1吊钩有限元分析流程泊松比μ=0.3；1模型的建立额定载荷为30t，实际试验载荷为额定载荷的1.25倍，即37.5t（该载荷仅为试验载荷，在实际生产1.1三维模型的

5、建立工作中，由于轮胎式起重机所固有的特点，实际载荷建立三维实体模型，是对工程实际问题有效的大多数情况要小很多）。收稿日期：2010-11-05作者简介：卢泽晖（1985—），男，湖北武汉人，硕士在读，研究方向：机械制造及其自动化。44《装备制造技术》2011年第2期选用solid45单元，该单元用于三维实体结构模应力变化的总趋势。由图可知，应力由小变大，但是型，由8个节点组合而成，具有塑性、蠕变、膨胀、应变化率开始时较小，而后渐渐变大，直到到达峰值，然力强化、大变形和大应变的特征，可以获得简化的综后应力迅速减小。因此，如果仅考虑吊钩的强度问题，合的微控选项

6、。只有一段区间存在失效的问题，应重点关注此处。1.4施加载荷与约束2.2应变云图分析由于该问题是一个非线性问题，需要大量的资由图6可以看出，最大变形位于吊钩的前端，这源，能否理解到问题的本质特性，直接影响到建立的是由于吊钩整体变形和下部弯曲变形的结果。但是模型是否合理。本例中假设在吊钩的受力部位有一变形量不大，只有1.67mm，在实际工作中是不会产重物，受力方向垂直向下（该工况是计算静载荷的实生太大影响。验工况，不考虑吊钩的摆动）。在实际中吊钩与吊钩梁是螺纹连接，因此施加螺纹面的面约束，约束x，y，z三个方向的位移。图6应变云图图4应力云图3结束语3503

7、00（1）起重吊钩是易损件，也是港口的常用设备，250一旦发生断裂、坠落事故，极易导致重大的人身和设a）PM200备事故。通过上述的模拟仿真计算，可以明确地捕捉（力应150到工作时的应力和位移分布情况，该结果与实际工效等100作中发生的吊钩断裂实例，也是十分吻合的。因此需50要对生产品质把关，严格遵照设计要求，同时定期对0吊钩进行安全检验，必要时还可以进行可靠性评价，节点号确保吊钩能安全作业。图5内侧应力曲线（2）ANSYS和其他CAD软件的结合使用，可用2计算结果的分析来建立更加满足实际的复杂三维模型，这种三维模型的分析，较以前的二维简化模型分析，能获得

8、更精2.1应力分布状况确的解。应力分布状况如下：由图4可知，最大应