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汽车起重机伸缩吊臂的有限元分析

发布于:2016-01-28 18:47
有限元分析

      某型汽车起重机采用四节伸缩式箱形吊臂,如图所示。各节臂之间可以相对滑动,靠它们搭接的上下滑块来传递作用力。基本臂1根部与转台通过水平销轴铰接,且其中部还与变幅液压缸/铰接,可实现吊臂在变幅平面内自由转动。吊臂伸缩采用一级伸缩液压缸、双绳排滑轮机构(两伸、两缩)以实现二、三、四节吊臂同步伸缩。吊臂截面形状为两块成型钢板对焊而成。其上半部为大圆角过渡形,下半部为外凸折板形,中部焊上槽形加强筋。
      吊臂的有限元分析计算通常的方法是将吊臂结构视为梁模型进行强度及刚度等方面的分析。但实际上,吊臂是由薄板对焊起来的箱形结构,应该视为板壳模型。解决这样一个变截面板壳模型受力问题,比较行之有效的方法是有限元法。故大家应用此法,并采用功能强大、技术上非常成熟的商用有限元AppANSYS为工具来进行分析。基于吊臂的实际工况较多,研究仅以全伸臂工况为,汽车起重机伸缩吊臂结构有限元的分析过程。
      考虑到吊臂的重量,在解算时由ANSYS自动计算。为确保其重心位置的正确性,必须以吊臂的真实工况位置(仰角)进行建模,亦即先要计算仰角的大小,再激活工作平面,将工作平面旋转角,在工作平面内造型。各节臂的筒体由薄板构成,取中面尺寸造型。基于基本臂的尾部及四节臂的头部结构异常复杂且刚性很大,故将其简化成实体,利用ANSYS强大的造型功能,如:拉伸、移动、拷贝、布尔加减运算、粘接等,可方便地建模。
      考虑到每节臂之间都有搭接部分,不易选中,且大部分板厚都不一样,若是每块板逐个进行网格划分,效率低下,容易出错,为此大家先在实体模型上指定属性,即赋予所有实体需划分的单元、材料特性、实常数等,然后由程序一次对所有板、块进行网格划分,同时也避免了在网格划分操作中重复设置属性。若是对某些网格形状不满意,则可对这部分重新进行划分,因为重新划分时,可删除已有的网格,但不会删除所指定的属性。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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