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1、CS300t門式起重機(jī)有限元計(jì)算2200字
摘要：以CS300t門式起重機(jī)為例，采用軟件ANSYS建立其整機(jī)結(jié)構(gòu)有限元模型，在理想的情況下，進(jìn)行幾種工況下的應(yīng)力計(jì)算，得到額定最大載荷作用下起重機(jī)的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律，并以此有限元強(qiáng)度分析方法為據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，指導(dǎo)起重機(jī)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：門式起重機(jī)；有限元計(jì)算；強(qiáng)度分析
引言
由于大型起重機(jī)械在港口作業(yè)中的重要性質(zhì)，對(duì)起重機(jī)械提出了更高的安全行和可靠性要求。門式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及力學(xué)性能對(duì)門式起重機(jī)的工作至關(guān)重要的影響。目前門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)校核多采用材料力學(xué)的簡(jiǎn)化方法，這種方法的最大
2、有點(diǎn)是計(jì)算量小且使用方便，但其缺點(diǎn)也是比較明顯，精確度不高，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)不夠充分。而有限元分析方法得在三維模型的基礎(chǔ)上，真是的反映門式起重機(jī)復(fù)雜載荷情況，因此近年來在起重機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越多。
一、門式起重機(jī)有限元建模
?。ㄒ唬╅T式起重機(jī)主要參數(shù)
CS300門式起重機(jī)主要參數(shù)如下：
表1 CS300t門式起重機(jī)參數(shù)表
圖1 CS300t門式起重機(jī)總圖
?。ǘ┯邢拊Ｐ徒?。CS300t造船門式起重機(jī)是用鋼板焊接而成的箱型結(jié)構(gòu)，所以采用板單元SHELL63模擬起重機(jī)的板結(jié)構(gòu)，用梁?jiǎn)卧狟EAM188模擬起重機(jī)的龍筋及管結(jié)構(gòu)。整體模型單元格長(zhǎng)度為
3、200，網(wǎng)格數(shù)量為136297，節(jié)點(diǎn)數(shù)為130414。
圖2 整機(jī)有限元模型圖
柔性支腿與主梁之間是通過推力軸承的鏈接，推力軸承承接主梁與柔性腿，可以使柔性支腿在垂直方向自由旋轉(zhuǎn)見圖3。在有限元的模型中用LINK8單元模擬推力軸承的受力形式，LINK8單元特性是只能傳遞拉力或者壓力。
圖3 柔腿與主梁的鏈接
二、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
?。ㄒ唬┹d荷處理及工況選擇
作用在該門式起重機(jī)上的載荷主要有：起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的自重，大、小車運(yùn)行制動(dòng)產(chǎn)生的慣性載荷，起升、下降制動(dòng)的慣性載荷、風(fēng)載，小車自重及額定起重量，其它設(shè)備如電梯、操作室的自重等。
根據(jù)門式起重機(jī)實(shí)際工作狀況，
4、剛性支腿和主梁整體整體建模，柔性腿和主梁采用二力桿模擬推力軸承連接形式。具體約束方式見表2所示。起升載荷以均布載荷形式施加到主梁的相應(yīng)位置上，風(fēng)載以均布載荷施加到模型中，結(jié)構(gòu)自重根據(jù)材料特性由有限元自動(dòng)求解施加到結(jié)構(gòu)中。
表2 約束用表（注：1表示約束；0表示釋放）
圖4 臺(tái)車分布示意圖
對(duì)該起重機(jī)按照第二類載荷組合，即起重機(jī)正常工作條件下的最大載荷進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。結(jié)構(gòu)主要部件均采用Q345C鋼；按第二類載荷組合計(jì)算時(shí)，安全系數(shù)取1.34則Q345C鋼的許用應(yīng)力為257MPa。
該起重機(jī)有關(guān)計(jì)算參數(shù)如下：
上小車自重180000kg；
下小車自重110000k
5、g；
結(jié)構(gòu)總重972000kg；
起升沖擊系數(shù)φ1=1.12；
起升動(dòng)載系數(shù)φ2=1.1；
彈性模量：E=206000（MPa）；
泊松比：μ=0.3；
密度7.85x10-9t/mm3；
該起重機(jī)計(jì)算載荷按照載荷組合分為以下三種：
計(jì)算工況1：跨中載荷，上小車各承載150t，下小車承載150t，上下小車相距10m考慮整機(jī)自重，1.25倍最大靜載加載，計(jì)算整機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)力及位移；
計(jì)算工況2：柔腿側(cè)吊載，上小車吊載位置距離柔腿中心線9.5米處， 上小車承載150t，下小車承載150t，上下小車相距10m考慮自重載荷、慣性載荷，1.25倍最大靜載
6、加載，計(jì)算整機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)力及位移；
計(jì)算工況3：跨中載荷，上小車各承載150t，下小車承載150t，上下小車相距10m，垂直地面有2.5偏載，風(fēng)載風(fēng)速21m/s，計(jì)算整機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)力及位移。
?。ǘ?yīng)力計(jì)算及位移計(jì)算結(jié)果
由于篇幅的限制本文只列出工況1應(yīng)力云圖及位移云圖：
圖5a 工況1整體應(yīng)力分布云圖 圖5b 工況1局部應(yīng)力分布云圖
圖6a 工況2整體垂直方向位移 圖6b 工況2整體水平方向位移
表3三種工況應(yīng)力計(jì)算結(jié)果
由表3可看出，3個(gè)工況整個(gè)結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力值為209MPa，小于材料的許用應(yīng)力。
表4三種工況位移計(jì)算結(jié)果
主梁最大計(jì)算靜撓度：
7、
式中――主梁初始上拱度，mm。
考慮該起重機(jī)起升最大額定起重量（300t）的工作次數(shù)較少，在計(jì)算起重機(jī)由額定起重量和小車自重在主梁跨中引起的垂直靜撓度時(shí)按工作級(jí)別A3～A4考慮，故垂直靜撓度應(yīng)不大于S/700。該起重機(jī)跨度S=80000mm，s/700=114.3mm，所以結(jié)構(gòu)靜剛度滿足要求。
三、結(jié)論
本文利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)門式起重機(jī)不同工況的結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度和靜剛度進(jìn)行了分析，得到結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度和靜剛度，通過計(jì)算強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求。
參考文獻(xiàn)：
[1]張質(zhì)文.起重運(yùn)輸機(jī)械[M]. 北京：人民鐵道出版社，1985
[2]寧朝陽.橋式起重機(jī)箱形主梁優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件[J]. 北京：起重運(yùn)輸機(jī)械2006
[3]趙經(jīng)文，王宏鈺.結(jié)構(gòu)有限元分析[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998
[4]李拔周，徐長(zhǎng)生.基于ANSYS的100t龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析[J]. 北京：起重運(yùn)輸機(jī)械2007
[5]尚曉江，等. ANSYS 結(jié)構(gòu)有限元分析方法與范例應(yīng)用[M]. 北京：中國水利水電出版社，2006.
CS300t門式起重機(jī)有限元計(jì)算2200字
