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1、大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的有限元分析第24卷第6期機(jī)械設(shè)計與研究Vol.24No.62008年12月MachineDesignandResearchSec.,2008文章編號:100622343(2008)062072203大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的有限元分析馬曉明1,2, 姚振強(qiáng)1(1.上海交通大學(xué) 機(jī)械與動力工程學(xué)院,上海 200240,E2mail:;2.常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 常州 213164)摘 要:通過有限元分析軟件ANSYS對某生產(chǎn)車間大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的有限元建模方法進(jìn)行了討論,并對整個結(jié)構(gòu)做了非線性靜力學(xué)分析,得到了門式剛架結(jié)構(gòu)
2、在最不利工況下的應(yīng)力及應(yīng)變分布圖,給出了關(guān)鍵構(gòu)件強(qiáng)度和剛度的分析結(jié)果,并根據(jù)分析結(jié)果提出了改進(jìn)方法和建議。關(guān)鍵詞:ANSYS;有限元建模;大跨度;門式剛架結(jié)構(gòu)中圖分類號:TH213.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AFiniteElementAnalysisofLargeSpanPortalFrameStructureBasedonANSYSMAXiao2ming1,2, YAOZhen2qiang1(1.ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China;2.ChangzhouTextileGarmentIns
3、titute,JSChangzhou213164,China;)Abstract:Thispaperdiscussesmodelingmethodoffiniteelementaboutlargespanportalframestructureinacer2tainworkshop,andperformsthenon2linearstaticanalysisofthisstructurebyusingANSYS.Bytheanalysis,thedistri2butionmapsofthestressandthestrain,andanalys
4、isresultofstrengthandstiffnessofmajorcomponentsaregotten,underthexorstworkingcondition.Someimprovedmethodandsuggestionarealsoproposed.Key words:ANSYS;finiteelement;largespan;portalframestructure裝配線用大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)行車是一種與電動葫蘆1.1 結(jié)構(gòu)分析配套使用的輕小型起重設(shè)備,固定安裝在地基上,用于吊運該門式剛架結(jié)構(gòu)行車整體結(jié)構(gòu)參見圖1。主要由兩個單
5、零部件,在生產(chǎn)中,可有效減輕工人的勞動強(qiáng)度,較大地提高門式剛架通過三根剛性聯(lián)系梁和三根工字鋼連接組成,輔以工作效率。因其結(jié)構(gòu)簡單,成本低,安裝、使用、維修方便,在斜撐和鋼絲繩提高剛性和強(qiáng)度,梁下安裝KBK型橋式導(dǎo)軌企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。由于行車的幾何結(jié)構(gòu)和載荷比較復(fù)和電動油葫蘆完成吊運工作。雜,在傳統(tǒng)的設(shè)計和選型過程中,只是根據(jù)經(jīng)驗確定其參數(shù),如圖1中,每個單門剛架由兩個格構(gòu)式立柱和一個格構(gòu)缺乏精確的強(qiáng)度計算方法,安全系數(shù)往往取的過大,造成了式主橫梁組成。立柱由支撐主橫梁的格構(gòu)式柱(100×100×設(shè)備結(jié)構(gòu)不優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)性低等問題。4方管焊接)和固
6、定鋼絲繩拉索的單根100×100×5方管兩下面利用大型有限元分析軟件ANSYS,以某企業(yè)用于裝配線的大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)行車為例,對其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了非線性靜力學(xué)分析,得出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移分布云圖。利用應(yīng)力和位移圖,在設(shè)計中就能關(guān)注應(yīng)力危險區(qū)和結(jié)構(gòu)中剛度薄弱的部位,為進(jìn)一步改善結(jié)構(gòu)受力情況,改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)等提供了理論依據(jù)。1 幾何模型建立和模型簡化有限元法是一種近年來應(yīng)用較為成功,較為廣泛的數(shù)值計算方法,尤其適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的計算分析。在有限元分析中,有限元模型的建模精度對于分析結(jié)果的影響很大,建模的工作量有時占整個工作量的80%以上[2],模型的好壞
7、甚至決定了分析結(jié)果是否具有應(yīng)用價值,是否可以指導(dǎo)實踐。▲圖1 門式剛架結(jié)構(gòu)起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖收稿日期:2008-08-04第6期 馬曉明等:大跨度門式剛架結(jié)構(gòu)的有限元分析73部分組成。格構(gòu)式主橫梁(100×100×4方管焊接)由三節(jié)各部分受載特征及單元特性,在有限元計算中,采用梁單元、組成,左、右節(jié)長度各為5.85m,中節(jié)為4.8m,總跨度約殼單元、桿單元、質(zhì)量塊單元等進(jìn)行有限元建模。16.5m。主橫梁節(jié)與節(jié)之間、主橫梁與立柱之間通過端板,用梁柱等結(jié)構(gòu)在工作中承受拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲等力高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。兩組鋼絲繩在門架兩
8、端牽拉橫梁,斜撐的作用,并且具有較大的自重,選擇BEAM188單元進(jìn)行離(40×60×4方管焊接在立柱和橫梁上,以提高固定鋼絲繩)散。該單元建立在Ti
