基于ANSYS單梁起重機(jī)主梁構(gòu)造受力分析

摘 要：本文通過(guò)對(duì)單梁葫蘆橋式起重機(jī)主梁構(gòu)造的受力分析，闡明主梁結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的力學(xué)作用，為檢驗(yàn)類似起重機(jī)主梁的工作提供詳盡的技術(shù)性支持。

關(guān)鍵詞：起重機(jī) 主梁構(gòu)造 有限元分析 檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TH215 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（b）-0075-02

單梁葫蘆橋式起重機(jī)由于造價(jià)相對(duì)低廉，使用維護(hù)方便，故能廣泛用于工廠、倉(cāng)庫(kù)、料場(chǎng)等不同場(chǎng)合吊運(yùn)貨物，起重機(jī)主梁一般為鋼板與工字鋼構(gòu)成的組合梁，采用工字鋼作為電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行軌道，電動(dòng)葫蘆沿工字鋼下翼緣運(yùn)行。在檢驗(yàn)工作過(guò)程中，單梁葫蘆橋式起重機(jī)由于不屬于在起重機(jī)制造監(jiān)督檢驗(yàn)的起重機(jī)目錄里，并未實(shí)施制造監(jiān)檢，所以導(dǎo)致個(gè)別廠家走政策的擦邊球，制造的單梁葫蘆橋式起重機(jī)主梁截面與國(guó)標(biāo)梁采用的主梁截面有所不同，簡(jiǎn)單的受力分析難以清楚地發(fā)現(xiàn)各構(gòu)件之間的力學(xué)傳遞，這給檢驗(yàn)工作帶來(lái)困惑。在本文我們就國(guó)標(biāo)單梁的構(gòu)造技術(shù)性的力學(xué)分析來(lái)探討截面受力情況，從而分析其他那些單梁起重機(jī)主梁的構(gòu)造合理性以及我們?cè)跈z驗(yàn)工作中必需注意的要點(diǎn)。

從圖1可以看出，主梁在工字鋼翼緣受載的情況下，主梁的隔板，工字鋼，斜蓋板會(huì)構(gòu)成一個(gè)超靜定結(jié)構(gòu)，鋼板的受力情況不易分析，所以本文基于Ansys workbanch模擬仿真單梁葫蘆橋式起重機(jī)主梁各個(gè)鋼材構(gòu)件的受力情況。

1 模型的制作

有限元分析Ansys中的模塊 workbanch的建模模塊DM是對(duì)零件的建模，對(duì)于裝配體并未比其他流行的三維建模軟件有優(yōu)勢(shì)，所以本文用solidworks建模裝配體，然后通過(guò)ansys 軟件與solidworks軟件接口傳遞到Ansys workbench 中的geometry（DM）模塊中實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體主梁的建模。

（1）工字鋼截面的簡(jiǎn)化處理，把工字鋼圓弧段簡(jiǎn)化為直線段處理，截面類似于H 型鋼的類型。

（2）U型鋼板與兩塊斜蓋板組成一體，把斜蓋板的兩個(gè)折邊簡(jiǎn)化掉，斜蓋板與工字鋼連接為直板連接，與U型鋼板也直接連接。

（3）主梁兩端面到端梁處的截面體變化忽略，以跨中的截面代替變化處的截面。

（4）主梁實(shí)際工藝當(dāng)中的圓角導(dǎo)邊等忽略，這在一定程度上會(huì)造成一些不影響主體結(jié)構(gòu)微小的集中應(yīng)力。

2 模型的導(dǎo)入及材料特性定義

網(wǎng)格劃分時(shí)，工字鋼與U型板合成體設(shè)為四面體網(wǎng)格單元，隔板設(shè)置為六面體網(wǎng)格單元，這樣的設(shè)置使三種不同形狀的鋼材體之間的網(wǎng)格能平滑過(guò)度連接以及使其節(jié)點(diǎn)共享，方便于有限元的分析，然后在Mesh中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格劃分。

3 施加載荷以及約束

為更直接分析起重量載荷對(duì)于鋼材體的受力情況，其他的載荷及約束在本文不施加。以起重機(jī)起吊3 t重物的實(shí)際狀況為例，在簡(jiǎn)化約束及假設(shè)的基礎(chǔ)上，在工字鋼兩翼緣主梁跨中處位置各施加1.5噸重的垂直起重量載荷。為限制剛體移動(dòng)，與所受載荷相對(duì)應(yīng)，在主梁兩個(gè)端面施加簡(jiǎn)支約束，由于其他如風(fēng)載，偏斜側(cè)向力等的簡(jiǎn)化，位移約束都在Y軸上受限為0，X軸Z軸方向自由。這樣的受力和約束可以得到最為清晰板材關(guān)于起吊載荷直接的應(yīng)力響應(yīng)分析云圖。

4 計(jì)算結(jié)果及分析

5 結(jié)語(yǔ)

Ansys workbanch對(duì)單梁起重機(jī)主梁進(jìn)行仿真受立分析后，我們清晰地知道，單梁葫蘆橋式起重機(jī)主梁力的傳遞在隔板而非斜蓋板，受力的主要區(qū)域在梁的頂部和底部。這為起重機(jī)的檢驗(yàn)工作提供了清晰的技術(shù)支持，隔板與工字鋼的連接是一個(gè)重要聯(lián)接點(diǎn)，與其相關(guān)的聯(lián)接焊縫是一個(gè)重要位置，對(duì)于檢驗(yàn)工作過(guò)程中遇到的單梁形式構(gòu)造的起重機(jī)主梁，我們可以借助國(guó)標(biāo)主梁的力學(xué)分析，舉一反三，從根本上理解各個(gè)構(gòu)件之間的力的傳遞，能清楚地知道和檢驗(yàn)起重機(jī)的重要部位，提高檢驗(yàn)工作的準(zhǔn)確性。

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