基于ansys的塔式起重机结构模态分析

《基于ansys的塔式起重机结构模态分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第27卷第6期2005年12月重庆建筑大学学报JournalofChongqingJianzhuUniversityV01．27No．6Dec．2005基于ANSYS的塔式起重机结构模态分析4尹强，陈世教，冀满忠(重庆大学机械工程学院，重庆400044)摘要：塔式起重机在工作时由于振动引起较大的动态应力，因而可能造成钢结构的破坏，因此在塔机的设计中动力学设计是必不可少的一部分，用有限元软件ANSYS，建立了完整的塔机动态分析模型，并对QTZ25塔机进行了模态分析，再通过结果的对比分析，证明了该方

2、法的可行性，为快速、准确的进行塔机结构动态分析提供了一种新的途径。关键词：塔式起重机；动力分析；有限元；ANSYS中图分类号：TH213．3文献标识码：A文章编号：1006—7329(2005)06—0097—04ModelAnalysisofTowerCraneStructureBasedonANSYSYINQiang，CHENShi—jiao，JIMan—zhong(CollegeofMechanicalEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400045，

3、P．R．China)Abstract：Inthispaper，acompletedynamicmodelofthetowercraneissetupbythefiniteelementsoftwareANSYSandthentheQTZ25towercranemodeliscalculated．Throughcomparingtheresults，thefeasibilityofthismethodisproven．Thismethodisanewapproachtofastandpreciseanal

4、ysisondynamicalmodeloftowercranestructure．Keywords：towercrane；dynamicalanalysis；finiteelement；ANSYS塔式起重机在运动时，钢结构将受到比静载荷大得多的动载荷影响，由于振动引起较大的动态应力可能造成钢结构的破坏，而塔机钢结构在塔机部件中占有及其重要的地位，因此在塔机的设计中动力学设计是必不可少的一部分。通常动力学分析分为系统的模态分析(即求解结构的固有频率和振型)和系统在受到一定载荷时的动力响应分析两部分⋯。模

5、态分析是与近代计算机技术和动态试验技术密切结合的一门分支学科，它直接利用实际结构的动态试验数据，通过模态分析，再用参数识别理论来计算出机械的动态参数和特性，由此建立起来的动力学模型精度高，较客观地反应了动态特性。本文介绍一种简单、快速求解塔机系统模态的方法。1塔式起重机动力分析的完整模型塔机模态分析用于确定设计塔机部件的振动特性，即结构的固有频率和振型。振动特性是动态载荷结构设计中的重要参数，同时，也可以作为其他动力学分析的起点。目前对塔式起重机进行动力分析有多种方法，其中以动力有限元方法为佳，但是由于

6、塔机结构复杂，进行有限元分析时涉及单元较多，需要花费大量的时间进行数据前处理，而且容易出错。通用有限元软件ANSYS提供了强大的动力分析工具，可以很方便进行各类动力分析问题，并且能够自动计算前处理需要的数据，使用起来很方便。根据塔式起重机的结构特点，在ANSYS中可利用梁单元来模拟塔式起重机的钢结构，同时在建立塔机结构动态分析模型时应时要注意以下原则：(1)模型能全面、准确反映塔机在工作状态下的变形和}收稿日期：2005—07—10作者简介：尹强(1976一)，男，四川资阳人，硕士生，主要从事机械设计理

7、论研究。万方数据应力特点；(2)塔机模型应与实际形状保持几何上的相同，对研究的问题影响不大的局部结构，可适当的简化；(3)模型受力应与塔机在工作时外载荷作用下相同；(4)模型的边界约束条件应与塔机实际工作时保持一致；(5)对变幅小车、变幅机构等塔机附件采用质量单元来模拟。根据上述的原则，在建立模型时做了以下四点处理：(1)塔身、吊臂主弦杆和腹杆的每个连接点根据实际尺寸都建立了节点，另外每节塔身、吊臂的连接点也建立了节点，保证有限元模型与塔机在几何上相同。(2)为了建立模型的方便对平衡臂部分采用增大梁单元

8、截面面积的办法来模拟平衡重。(3)对结果影响不大的局部结构(如钢丝绳等)由于它们的质量和整个塔机相比显得很小，对结果影响不大，为建立模型方便可以不用考虑。(4)塔身底部结构刚度很大，又与地基用地脚螺栓相连，则认为在底部能承受弯矩，假定它是固接支座；起重臂根部是通过销轴与塔机的回转节相连，故在臂架起升平面可认为是固定铰支座；起重臂两根拉杆以梁元处理，其上吊点按固定铰支座处理；平衡臂的拉杆和上吊点处理方法与起重臂相似，为固定铰支座；由于塔身的刚