ansys在桁架结构门机主梁优化设计中的应用

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1、施工技术ConstructionTechnologyANSYS在桁架结构门机主梁优化设计中的应用TheApplicationofANSYSintoOptimizingDesignofMainBeaminJoistPortalCrane武威核工业同心起重设备有限公司　张志鑫/ZHANGZhixin摘　要：以大型有限元软件ANSYS为工具，建立了30t-42m门式起重机桁架主梁的模型，分析并计算其强度和挠度;利用ANSYS软件中的APDL优化编程与计算，取得主梁最佳结构参数，完成以结构最轻量化为主要目的的优化设计。

2、关键词：起重机　ANSYS　强度挠度　有限元法　结构优化以有限元软件ANSYS为工具，建立30t-42m起重机30t-42m桁架起重机主梁横截面为△截面，主弦桁架主梁的有限元模型，通过载荷步，模拟起重机小杆为工字形型钢，腹杆为角钢，材料均为普通碳素钢车沿起重机主梁方向运动时的移动载荷，分析并计算Q235，连接形式为焊接，所有构件均采用可承受拉、压、起重机主梁的强度和挠度；从主梁应力分布情况以及弯、扭的梁单元BEAN189单元模拟。最大主应力量值，探究起重机主梁结构优化的可能性，参照现有的起重机系列设计，桁架主梁

3、跨中高度h利用ANSYS结构优化模块对主梁构件的结构参数进行及宽度b可在下列范围选取：h≥(1/12～1/15)L，b≥(1/2～APDL优化编程与计算，获取主梁最佳结构参数，完成1/2.5)h。以结构轻量化为主要目标的优化计算。式中，L为桁架跨度。根据本起重机的跨度42m,确定桁架主梁△截面高度为3.0m、宽度为1.5m。起重机主梁建模的有关参数如表1所示。1　起重机主梁有限元模型1.1起重机主梁有限元模型的简化和假设依据有限元理论和所建立的数学模型，对门式起RTR管线抹胶实例图片见图3。（6）对口，管道对口

4、时要缓慢的插入，当插入的距离大于90%后，可稍微旋转稍微转动管直径的四分之一，使其达到插入位置，如果仍不能完全插入则应用橡皮锤或者木块均匀的敲击端头使其插入。对于大管径图2或长管段承插口应采用拉紧器协助插入。插入时绝对禁薄抹均匀，同时用力挤压，保证全抹到，第二层涂抹要求止过大转动（超过稍微转动管直径的四分之一）或者来均匀，涂抹的厚度承口为0.5～0.8mm，插口为0.8～1mm。回转动。用水平尺和角尺调整管与管件的水平度和垂直涂抹要迅速，特别是现场安装没有遮荫时。要将抹胶、粘度，达到安装要求。结处理的时间严格控

5、制在固化时间之内。综上所述，通过整个项目施工过程中的不断总结，包括粘接工培训、预制厂预制、现场安装，感受到本施工方法与国内同类的以及我公司施工的内容相比，具有较大的优越性和借鉴性，主要体现在：坡口机简单实用，尤其配合π尺的使用，能够达到较高的精度；操作性强，适用范围广，不仅可以在预制厂，也可以在现场安装中使用。收稿日期：2009-05-17通讯地址：吉林省吉林市龙潭区遵义东路31号图3中油吉林化建市场开发部(132021)90CMTM2009.08产品技术●Product&Technology表1　起重机主梁建

6、模参数表表2　有限元模型载荷表工作级别主梁跨度起吊重量风载荷主梁自重动载系数启动或制动起吊载荷N风载荷P自重G中级42m30t工作风压150Pa软件自动计算1.1时的惯性力F大小2重机的主梁进行分析时,对其有限元模型作了相应的简38.5tf150n/mmamg化和如下的假设：方向垂直向下水平水平垂直向下（1）假定材料均匀分布各向同性；力的性质集中力均布力惯性力惯性力（2）主梁在工作状态时，要受到风力等其它力因素有限元中FK、FLsel，Acel，0.327，0，0Acel，0，9.8，0加载命令Sfbeam的影

7、响，采用空间梁单元；（3）小车所受载荷简化为四个集中力，分别放置于梁进行有限元动态分析，APDL是ANSYS一个强大二次小车四个轮子作用点的位置；开发软件，是用来自动完成有限元常规分析操作或通过（4）大车下的行走机构等简化为模型有约束的支参数化变量方式建立分析模型的脚本语言，是完成优化承点；设计和自适应网格的主要基础。进行有限元分析的标准（5）主梁上的小车轨道及电动葫芦的轨道只考虑过程包括：定义模型及其载荷、求解和解释结果。其质量因素。2.2起重机小车沿X方向运动时主梁强度和挠度分析1.2　起重机主梁有限元模型

8、与网格化有限元的静态线性强度分析是基于线弹性理论起重机主梁有限元模型简化后的有限元模型如图的。在实际的应力分析中，只要知道了应力状态和屈服1所示，共有单元4555个，节点15465个，截面形式共有6准则，就可以判断是否有塑性形变发生。VonMises屈种，单元类型为BEAM189。模型中的全局坐标系定义:X服准则应用最为广泛，其等效应力表达式为：轴为小车沿主梁运动方向，Y轴铅垂方向，Z