ansys在桁架結(jié)構(gòu)門機(jī)主梁優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

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1、施工技術(shù)ConstructionTechnologyANSYS在桁架結(jié)構(gòu)門機(jī)主梁優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用TheApplicationofANSYSintoOptimizingDesignofMainBeaminJoistPortalCrane武威核工業(yè)同心起重設(shè)備有限公司　張志鑫/ZHANGZhixin摘　要：以大型有限元軟件ANSYS為工具，建立了30t-42m門式起重機(jī)桁架主梁的模型，分析并計(jì)算其強(qiáng)度和撓度;利用ANSYS軟件中的APDL優(yōu)化編程與計(jì)算，取得主梁最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成以結(jié)構(gòu)最輕量化為主要目的的優(yōu)化設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：起重機(jī)　ANSYS　強(qiáng)度撓度　有限元法　結(jié)構(gòu)優(yōu)化以有限元軟件

2、ANSYS為工具，建立30t-42m起重機(jī)30t-42m桁架起重機(jī)主梁橫截面為△截面，主弦桁架主梁的有限元模型，通過載荷步，模擬起重機(jī)小桿為工字形型鋼，腹桿為角鋼，材料均為普通碳素鋼車沿起重機(jī)主梁方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的移動(dòng)載荷，分析并計(jì)算Q235，連接形式為焊接，所有構(gòu)件均采用可承受拉、壓、起重機(jī)主梁的強(qiáng)度和撓度；從主梁應(yīng)力分布情況以及彎、扭的梁單元BEAN189單元模擬。最大主應(yīng)力量值，探究起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可能性，參照現(xiàn)有的起重機(jī)系列設(shè)計(jì)，桁架主梁跨中高度h利用ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊對主梁構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行及寬度b可在下列范圍選取：h≥(1/12～1/15)L，b≥(1/2～APD

3、L優(yōu)化編程與計(jì)算，獲取主梁最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成1/2.5)h。以結(jié)構(gòu)輕量化為主要目標(biāo)的優(yōu)化計(jì)算。式中，L為桁架跨度。根據(jù)本起重機(jī)的跨度42m,確定桁架主梁△截面高度為3.0m、寬度為1.5m。起重機(jī)主梁建模的有關(guān)參數(shù)如表1所示。1　起重機(jī)主梁有限元模型1.1起重機(jī)主梁有限元模型的簡化和假設(shè)依據(jù)有限元理論和所建立的數(shù)學(xué)模型，對門式起RTR管線抹膠實(shí)例圖片見圖3。（6）對口，管道對口時(shí)要緩慢的插入，當(dāng)插入的距離大于90%后，可稍微旋轉(zhuǎn)稍微轉(zhuǎn)動(dòng)管直徑的四分之一，使其達(dá)到插入位置，如果仍不能完全插入則應(yīng)用橡皮錘或者木塊均勻的敲擊端頭使其插入。對于大管徑圖2或長管段承插口應(yīng)采用拉緊器協(xié)助插

4、入。插入時(shí)絕對禁薄抹均勻，同時(shí)用力擠壓，保證全抹到，第二層涂抹要求止過大轉(zhuǎn)動(dòng)（超過稍微轉(zhuǎn)動(dòng)管直徑的四分之一）或者來均勻，涂抹的厚度承口為0.5～0.8mm，插口為0.8～1mm。回轉(zhuǎn)動(dòng)。用水平尺和角尺調(diào)整管與管件的水平度和垂直涂抹要迅速，特別是現(xiàn)場安裝沒有遮蔭時(shí)。要將抹膠、粘度，達(dá)到安裝要求。結(jié)處理的時(shí)間嚴(yán)格控制在固化時(shí)間之內(nèi)。綜上所述，通過整個(gè)項(xiàng)目施工過程中的不斷總結(jié)，包括粘接工培訓(xùn)、預(yù)制廠預(yù)制、現(xiàn)場安裝，感受到本施工方法與國內(nèi)同類的以及我公司施工的內(nèi)容相比，具有較大的優(yōu)越性和借鑒性，主要體現(xiàn)在：坡口機(jī)簡單實(shí)用，尤其配合π尺的使用，能夠達(dá)到較高的精度；操作性強(qiáng)，適用范圍廣，不

5、僅可以在預(yù)制廠，也可以在現(xiàn)場安裝中使用。收稿日期：2009-05-17通訊地址：吉林省吉林市龍?zhí)秴^(qū)遵義東路31號圖3中油吉林化建市場開發(fā)部(132021)90CMTM2009.08產(chǎn)品技術(shù)●Product&Technology表1　起重機(jī)主梁建模參數(shù)表表2　有限元模型載荷表工作級別主梁跨度起吊重量風(fēng)載荷主梁自重動(dòng)載系數(shù)啟動(dòng)或制動(dòng)起吊載荷N風(fēng)載荷P自重G中級42m30t工作風(fēng)壓150Pa軟件自動(dòng)計(jì)算1.1時(shí)的慣性力F大小2重機(jī)的主梁進(jìn)行分析時(shí),對其有限元模型作了相應(yīng)的簡38.5tf150n/mmamg化和如下的假設(shè)：方向垂直向下水平水平垂直向下（1）假定材料均勻分布各向同性；力的

6、性質(zhì)集中力均布力慣性力慣性力（2）主梁在工作狀態(tài)時(shí)，要受到風(fēng)力等其它力因素有限元中FK、FLsel，Acel，0.327，0，0Acel，0，9.8，0加載命令Sfbeam的影響，采用空間梁單元；（3）小車所受載荷簡化為四個(gè)集中力，分別放置于梁進(jìn)行有限元?jiǎng)討B(tài)分析，APDL是ANSYS一個(gè)強(qiáng)大二次小車四個(gè)輪子作用點(diǎn)的位置；開發(fā)軟件，是用來自動(dòng)完成有限元常規(guī)分析操作或通過（4）大車下的行走機(jī)構(gòu)等簡化為模型有約束的支參數(shù)化變量方式建立分析模型的腳本語言，是完成優(yōu)化承點(diǎn)；設(shè)計(jì)和自適應(yīng)網(wǎng)格的主要基礎(chǔ)。進(jìn)行有限元分析的標(biāo)準(zhǔn)（5）主梁上的小車軌道及電動(dòng)葫蘆的軌道只考慮過程包括：定義模型及其載

7、荷、求解和解釋結(jié)果。其質(zhì)量因素。2.2起重機(jī)小車沿X方向運(yùn)動(dòng)時(shí)主梁強(qiáng)度和撓度分析1.2　起重機(jī)主梁有限元模型與網(wǎng)格化有限元的靜態(tài)線性強(qiáng)度分析是基于線彈性理論起重機(jī)主梁有限元模型簡化后的有限元模型如圖的。在實(shí)際的應(yīng)力分析中，只要知道了應(yīng)力狀態(tài)和屈服1所示，共有單元4555個(gè)，節(jié)點(diǎn)15465個(gè)，截面形式共有6準(zhǔn)則，就可以判斷是否有塑性形變發(fā)生。VonMises屈種，單元類型為BEAM189。模型中的全局坐標(biāo)系定義:X服準(zhǔn)則應(yīng)用最為廣泛，其等效應(yīng)力表達(dá)式為：軸為小車沿主梁運(yùn)動(dòng)方向，Y軸鉛垂方向，Z