基于A(yíng)NSYS的起重機新型弧弦主梁力學(xué)分析論文
0 引言
門(mén)式起重機是一種搬運大型物料的起重設備，廣泛用于國民經(jīng)濟的各個(gè)部門(mén)，在現代化生產(chǎn)中占有重要地位。隨著(zhù)門(mén)式起重機的使用范圍越來(lái)越廣，對其安全性能和力學(xué)性能也越來(lái)越重視。目前市場(chǎng)上的門(mén)式起重機中主梁大多采用平直主梁結構，很少采用其他新型主梁結構形式。下承式拱橋隨處可見(jiàn)，因為這種梁-拱組合體系同時(shí)具備受彎和承壓的特點(diǎn)而廣泛應用。其結構的主要優(yōu)點(diǎn)是利用梁的受拉，來(lái)抵消拱在豎向載荷下產(chǎn)生的水平推力。本文依據下承式拱橋的受力特點(diǎn)，參照該橋梁的結構形式，提出了一種新型弧弦主梁結構，并利用ANSYS對改進(jìn)后的主梁進(jìn)行力學(xué)分析。
1 新型弧弦主梁的結構模型
新型弧弦主梁(以下簡(jiǎn)稱(chēng)新型主梁)的結構設計，就是在原來(lái)傳統主梁的基礎上，加設一弧形梁，中間通過(guò)焊接連桿與平直梁連接。理論上，這種新型主梁可以利用平直梁的受拉來(lái)抵消弧在小車(chē)豎向載荷作用下產(chǎn)生的水平力，與傳統主梁相比，減小了在豎向載荷的作用下產(chǎn)生的最大應力和應變。
2 有限元建模
2.1 主要參數
該門(mén)式起重機的跨度為22.5m，額定起升量Pg=30t，小車(chē)的輪距3.6m，兩相鄰大隔板的間距1.5m，隔板厚度0.006m。腹板的高度H=1.3m，兩腹板的間距B=0.5m，腹板的厚度t3=0.006m，上下蓋板的厚度t1=t2=0.016m。
2.2 模型建立與網(wǎng)格劃分
在A(yíng)NSYS前處理模塊中分別設置分析類(lèi)型、單元種類(lèi)、實(shí)常數以及材料參數。在本文中主要采用SHELL63單元和BEAM188單元。SHELL63具有彎曲和薄膜能力，且該平直梁板材的長(cháng)度不小于其厚度的10倍，應選用SHELL63單元�；⌒瘟汉推疬B接用作的連桿采用BEAM188單元，該單元適用于應力強化部分，符合弧形梁和接連桿的實(shí)際受載情況。建模過(guò)程中采用自下而上的方法，通過(guò)依次創(chuàng )建關(guān)鍵點(diǎn)、線(xiàn)、面等單元達到最終的建模效果。
2.3 邊界條件的設置和危險工況選擇
實(shí)際情況中，該主梁與端梁是搭接相連的，所以把主梁左右兩端的面上都加上全約束，這樣能比較真實(shí)地模擬出主梁與端梁的連接。
根據理論力學(xué)和門(mén)式起重機工作的實(shí)際情況，能夠確定小車(chē)滿(mǎn)載制動(dòng)，置于跨中時(shí)，主梁的應變和所受應力值最大，此狀態(tài)為門(mén)式起重機的最危險工況，應該著(zhù)重分析。為了使起重機正常、安全地工作，起重機主梁結構應該滿(mǎn)足強度和剛度的要求。對此類(lèi)門(mén)式起重機應按強度計算載荷-第二類(lèi)載荷，即起重機按工作狀態(tài)最大載荷進(jìn)行強度計算，應選取可能出現對主梁最不利的載荷組合。
3 結論
通過(guò)對起重機主梁結構改進(jìn)前后的靜力分析結果的對比，發(fā)現新型主梁結構的應力、應變較結構改進(jìn)之前的應力、應變有所減小。進(jìn)一步證明了這種新型弧弦主梁結構形式不僅改善了應力、應變的大小和分布狀況，并且有很大的設計余量，在符合設計的前提下，可以對主梁的尺寸優(yōu)化，達到節約鋼材、降低制造成本的目的，更為起重機的輕量化發(fā)展和主梁的新式結構設計提供了參考。
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