基于有限元法的塔机结构系统分析.pdf

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1、基于有限元法的塔机结构系统分析左维琦，刘叶鹏。(1．陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南714099；2．青岛恒星科技学院，山东青岛266000)StructuralAnalysisofTowerCraneBasedonFiniteElementMethodZUOWeiqia，LIUYepeng(1．ShaanxiRailwayInstitute，Weinan714099，China；2．QingdaoHengxingUniversityofScienceandTechnology，Qingdao26

2、6000，China)摘要：运用大型通用有限元软件ANSYs对某0引言塔式起重机进行静态结构分析。通过计算塔机结构的静强度和静刚度，在指定工况下，塔机各部位中绝塔式起重机(以下简称塔机)是常用的起重设备大部分杆件所受工作应力小于材料许用应力，其整之一，在土木、建筑等工程建设领域有着广泛的应机静刚度值大于静刚性许用值，该塔机整机静刚性用。塔机的骨架是金属结构，其工作可靠性和安全不能满足使用要求，各部件杆件的静刚度均小于结性取决于结构的强度和刚度L1]。因此，在塔机设计构许用值，满足使用要求。计算结果为

3、塔机及其他过程中有必要对其金属结构的强度和刚度等特性进同类结构的设计提供了参考，证明了有限元软件在行分析。进行塔机结构系统分析的方法有很多，其塔机结构设计中的有效性。中，传统的理论计算方法较为复杂，在实际应用过程关键词：有限元软件；塔式起重机；静强度；静刚中难度较大，相对而言，有限元仿真技术则使用方度便，在结构分析方面应用比较广泛[2]。近年来，随中图分类号：TH21着有限元仿真技术的发展，有限元软件ANSYS在文献标识码：A塔机结构设计方面的应用也越来越多[5]。利用文章编号：1001—2257(

4、2015)02—0012—03ANSYS对某厂设计生产的某塔机结构系统的静强Abstract：Thispaperpresentsthestaticstruc—度和静刚度进行了分析，为该塔机结构系统的进一turalanalysisoftowercraneusingANSYS．Inthe步优化和设计提供了参考。analysisofstrengthandstiffnessofthecrane，itis1塔机计算结构简图及有限元模型concludedthattheoperatingstressofmostm

5、ere—bersofcraneislessthantheallowablestressofthe塔机主要由塔身、平衡臂架、工作臂架、塔帽、司material，andthestaticstiffnessofitsmembersis机室及配重系统等部件组成，起重臂架和平衡臂弦alsolessthantheallowablevalue，butthestatic杆及其他结构杆件的金属结构均采用Q345钢制stiffnessofthecranecan’tmeettherequirements．造，起重臂架和平

6、衡臂腹杆均采用Q235钢制造，其Thestudyisimportantinthatitprovidestherefer—材料参数是，密度p为7850kg／m。；弹性模量E为enceforthedesignoftowercraneandothersimilar2．1eMPa；泊松比为0．3，Q345钢的材料屈服强structures，andprovesthevalidityoffiniteelement度为345MPa；Q235钢的材料屈服强度为235softwareindesignofthetowe

7、rcrane。MPa。Keywords：finiteelementsoftware；tower在有限元软件ANSYS中进行建模，用梁杆单crane；staticstrength；staticstiffness元模拟起重臂架、平衡臂架、塔头撑架及塔身、拉杆等杆系结构，用质量单元mass21模拟司机室及配重等集中质量。整个塔机结构有限元模型被离散成1239个单元，其中，770个杆单元(LinkS)，2O个质收稿日期：2014—11一O3量单元(Mass21)，449个梁单元(Beam4)，441个节·1

8、2·《机械与电子}2015(2)点(Node)。G为小车自身重量；G。为钢丝绳重量。在建模过程中，为了节约计算时间并尽可能保2．1。2定起升载荷及PQ起升动载系数证计算的精度，在考虑塔机实际工作情况和AN—起升动载系数为：SYS建模原则的前提下对塔机结构模型作了适当21．05+0．4(v-0．2)(4)的简化处理，具体的简化内容如下_】]：为塔机起升速度。a．简化塔身和臂架。由于塔身底部刚度较大，起升载荷的计算为：故将其简化为固定支座。臂架与塔头撑架、回转机PQ一(G