南京四桥索鞍吊装系统刚柔耦合动力学仿真.pdf

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1、南京四桥索鞍吊装系统刚柔耦合动力学仿真程茂林郭劲徐长生1中交第二航务工程局有限公司技术中心武汉4300402武／X．~_Y-大学物流工程学院武汉430063摘要：以南京长江第四大桥的散索鞍(北锚)吊装系统为原型，综合应用UG、Ansys和ADAMS对索鞍吊装过程进行刚柔耦合动力学仿真分析，并将分析的数据成功地应用到索鞍吊装系统的设计优化中，为随后索鞍顺利吊装就位打下了坚实的理论基础。关键词：索鞍吊装系统；虚拟样机；刚柔耦合动力学仿真中图分类号：U443．38文献标识码：A文章编号：1001—0785(2011)12—006

2、2—04Abstract：Thispaperpresentsarigid-flexiblecouplingdynamicssimulationandanalysisofthesaddleliftingsystembyutilizationofUG，AnsysandADAMS，basedontheprototypeofviceSaddle(NoahAnchor)liftingsystemforFourthNamingYangtzeRiverBridge，andthenappliestheanalyticaldatatosad

3、dleliftingsystemoptimization，SOtoprovideatheoreticalbasisforfuturesuccessfulsaddlelifting．Keywords：saddleliftingsystem；virtualprototype；rid-flexiblecouplingdynamicssimulation0引言南京长江第四大桥(以下简称南京四桥)主索鞍位于主塔塔顶，主要用于支撑主缆竖向分力并传递给主塔；散索鞍安装在锚碇散索鞍支墩顶部，其主要作用是将主缆经过散索鞍后在水平、4竖向2个

4、方向转向分散并与锚碇锚固系统相连。南京四桥共有主索鞍、散索鞍各4套。如图1所示，南京四桥索鞍吊装系统由起重提升卷扬机、起重小车、索鞍吊具、滑轮组及各1．起重小车2．索鞍吊具3．索鞍4．吊装门架转向机构组成。其中索鞍吊具由索鞍吊架和索鞍图1索鞍吊装系统结构布置示意图吊板组成，起重小车由起重横梁和运行台车组组成。索鞍吊装系统的主要功能是完成塔顶主索鞍、方程的自动形成；5)积分迭代运算过程；6)运锚碇散索鞍及附属构件的安装施工。算过程中的错误检查和信息输出；7)结果的本文利用动力学仿真软件Adams建立起南京输出。长江四桥索鞍吊

5、装系统的虚拟样机，对其进行刚在工程实际中，完全把模型当作刚性系统来柔耦合动力学仿真分析，输出索鞍吊装系统的动处理是不能完全达到精度要求的，特别是对于工应力、位移等相关参数变化曲线。作精度比较高的机械系统，必须把模型的部分构件转换成可以变形的柔性体来处理。ADAMS软件1ADAMS中刚柔耦合动力学仿真的实现创建柔性构件有以下3种方法：运用ADAMS软件进行动力学仿真计算的过程1)离散柔性连接件直接利用刚性体之间的主要分成以下部分：1)数据的输入；2)数据的柔性梁连接，将1个构件分成多个小块，在各个检查；3)机构的装配及过约束

6、的消除；4)运动小块之间建立柔性连接。一62—《起重运输机械》2011(12)2)利用有限元程序建立柔性体利用有限元技术，通过计算构件的自然频率和对应的模态，按照模态理论，将构件产生的变形看作是由构件模态通过线性叠加计算得到的。这种线性叠加关系表示为[]=∑n[咖]i(1)式中：[u]为各个节点的位移矢量，a为模Z态参与因子，[咖]为构件的模态，即特征值矢量。在计算构件模态时，按照有限元理论，首先需要将构件离散成一定数量的单元，单元越多，1．起重横梁2．散索鞍吊板3．散索鞍吊架计算精度就越高，单元之间通过共用1个节点来4．

7、北瞄散索鞍传递力的作用，在1个单元上的2个点之间可以产图2散索鞍(北锚)吊装系统虚拟样机模型生相对位移，再通过单元的材料属性，进一步计算出构件的内应力和内应变。(含运行台车架)、散索鞍吊架和散索鞍吊板结构3)利用Adams／AutoFlex模块建立柔性体利在Ansys中用板单元Shell63分别建立起其有限元模用Adams／AutoFlex模块，在Adams／View中建立柔型并导出ADAMS所需的模态中性文件(：I：．mnf)。性体的MNF文件，然后再用柔性体替代原来的刚再利用ADAMS的Flex模块将Ansys导出的柔

8、性体性体。模态中性文件调入，以生成系统虚拟样机模型中本文中柔性体的模态中性文件MNF借助于有的柔性体FLEX—BODY一1(起重横梁结构)、FLEXBODY限元分析软件Ansys来完成，再通过添加相关约束—一2(散索鞍吊架结构)和FLEX—BODY一3和驱动后进行多体刚柔耦合动力学仿真。(散索鞍吊板结构