120t臂架ANSYS分析计算书
基于ansys的钢桁架桥的分析和计算
基于ansys的钢桁架桥的分析和计算姓名: 马彦学院：建筑与环境专业：工程力学学号：1043055033指导老师：朱哲明2013/6/151.问题简述钢桁架桥简图如下，尺寸如图，单元长12m，高16m。
设桥面板为0.3m厚的混凝土板。
杆件截面号形状规格端斜杆 1 工字梁400*400*16*16上下弦 2 工字梁400*400*12*12横向连接梁 2 工字梁400*400*12*12其他腹杆 3 工字梁400*300*12*12参数钢材混凝土EX 2.1x1011 3.5x1010PRXY 0.3 0.1667DENS 7850 25002.材料实常数3.半横架桥模型镜面对称，生成整体模型3.施加约束及受力4.计算及分析结果◆整体位移云图◆结点总位移矢量图◆单元第一主应力云图◆单元第二主应力云图◆单元第三主应力云图◆节点位移结果PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN THE GLOBAL COORDINATESYSTEMNODE UX UY UZ USUM1 0.18808E-02-0.20919E-01 0.70316E-03 0.21015E-012 0.11411E-02-0.21354E-01 0.59772E-03 0.21393E-013 0.14813E-02-0.20809E-01 0.11202E-02 0.20892E-014 0.15919E-02-0.20373E-01 0.11392E-02 0.20467E-015 0.22549E-02-0.18918E-01 0.10528E-02 0.19081E-016 0.23458E-02-0.18310E-01 0.10055E-02 0.18487E-017 -0.10050E-02-0.18459E-01-0.38731E-02 0.18887E-018 -0.11376E-02-0.19066E-01-0.38598E-02 0.19486E-019 0.24977E-02-0.12074E-01 0.72603E-03 0.12351E-0110 0.29237E-02-0.11079E-01 0.68719E-03 0.11479E-0111 -0.35033E-02-0.10438E-01-0.84626E-02 0.13887E-0112 -0.38537E-02-0.10965E-01-0.84226E-02 0.14353E-0113 0.27521E-02 0.0000 0.0000 0.27521E-0214 0.34768E-02 0.0000 0.0000 0.34768E-0215 0.82671E-03-0.17947E-01 0.14911E-03 0.17967E-0116 0.67748E-03-0.19250E-01 0.10648E-03 0.19262E-0117 0.42077E-02-0.19398E-01 0.59595E-02 0.20725E-0118 0.40812E-02-0.18095E-01 0.59727E-02 0.19488E-0119 0.40101E-03-0.10784E-01 0.34385E-04 0.10791E-0120 0.34470E-03-0.12307E-01 0.25523E-06 0.12312E-0121 0.69212E-02-0.11199E-01 0.10204E-01 0.16656E-0122 0.65820E-02-0.10142E-01 0.10244E-01 0.15847E-0123 0.0000 0.0000 0.0000 0.000024 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000MAXIMUM ABSOLUTE VALUESNODE 21 2 22 2VALUE 0.69212E-02-0.21354E-01 0.10244E-01 0.21393E-01◆单元受力结果PRINT ELEMENT TABLE ITEMS PER ELEMENT***** POST1 ELEMENT TABLE LISTING *****STAT CURRENT CURRENTELEM ZHOU_I ZHOU_J1 -49659. 7936.32 -42695. -3502.73 -9873.9 -28642.4 9567.9 -51440.5 -15016. 23374.6 -22120. -5510.47 -26981. -11385.8 -33355. 18549.9 -17656. -15556.10 -16095. -16301.11 -16203. -16943.12 -12683. -20132.13 4836.6 5157.114 -17901. -18351.15 -2331.6 23001.16 -18331. -20015.17 -6067.9 50464.18 -19568. -26493.19 -5052.8 51411.20 -26836. -34142.21 -23626. -29919.22 -32522. -21349.23 -35649. -25215.24 -699.47 1061.525 690.13 -1048.326 5802.4 -1462.327 -9677.8 5182.928 16212. -4765.129 -4310.8 3979.130 -25.038 0.000031 -9.3064 0.000032 23.898 0.000033 -3569.2 -42609.34 8110.9 -49823.35 -5544.6 -22051.36 -11343. -27005.37 18453. -33238.38 -28592. -9977.139 -51593. 9648.540 23614. -15193.41 -16998. -16116.***** POST1 ELEMENT TABLE LISTING *****STAT CURRENT CURRENTELEM ZHOU_I ZHOU_J42 -20120. -12682.43 -15489. -17761.44 -16350. -16082.45 5157.1 4836.646 -18351. -17901.47 -2225.2 22850.48 -18463. -19869.49 -6087.5 50530.50 -19228. -26843.51 -5332.4 51796.52 -21374. -32473.53 -25205. -35655.54 -34114. -26894.55 -29953. -23607.56 -1061.5 699.4757 1048.3 -690.1358 5171.8 -9672.159 -1448.6 5796.560 3928.8 -4269.361 -4732.8 16215.62 -20.844 0.000063 -5.2944 0.000064 36.585 0.0000MINIMUM VALUESELEM 39 4VALUE -51593. -51440.MAXIMUM VALUESELEM 40 51VALUE 23614. 51796.5.命令流文件/FILNAM,Structural/TITLE,Truss Bridge Static Analysis/COM,Structural/prep7et,1,beam4et,2,shell63sectype,1,beam,i,,0 !定义工字型截面secoffset,cent !截面至心不偏移secdata,0.4,0.4,0.4,0.016,0.016,0.016,0,0,0,0 !定义工字型截面参数sectype,2,beam,i,,0secoffset,centsecdata,0.4,0.4,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0sectype,3,beam,i,,0secoffset,centsecdata,0.3,0.3,0.4,0.012,0.012,0.012,0,0,0,0r,1,0.0187,0.00017,0.00054,0.4,0.4,0, !定义单元实常数r,2,0.0141,0.128e-3,0.415e-3,0.4,0.4,,r,3,0.0117,0.541e-4,0.324e-3,0.3,0.4,,r,4,0.3,,,,,,MP,EX,1,2.1E11MP,PRXY,1,0.3MP,DENS,1,7850MP,EX,2,3.5E10MP,PRXY,2,0.1667MP,DENS,2,2500N,,0,0,-5,,,, !创建节点，复制结点NGEN,4,4,ALL,,,12,,,1,NGEN,2,1,ALL,,,,,10,1,NGEN,2,1,2,10,4,,16,,1,NGEN,2,1,3,11,4,,,-10,1,TYPE,1MAT,1REAL,1ESYS,0 !单元坐标系SECNUM,1TSHAP,LINEE,11,14 !建立单元TYPE,1 MAT,1 REAL,1 ESYS,0 SECNUM,2 TSHAP,LINE E,2,6E,6,10E,10,14 E,1,5E,5,9E,9,13E,3,7E,7,11E,4,8E,8,12E,1,2E,3,4E,5,6E,7,8E,9,10E,13,14 TYPE,1 MAT,1 REAL,1 ESYS,0 SECNUM,3 TSHAP,LINE E,3,6E,6,11E,4,5E,5,12E,2,3E,1,4E,6,7E,5,8E,10,11 E,9,12 TYPE,2 MAT,2 REAL,1 ESYS,0TSHAP,QUADE,1,2,6,5E,5,6,10,9E,9,10,14,13NSYM,X,14,ALL ESYM,,14,ALLNUMMRG,ALL,,,,LOW NUMCMP,ALL FINISH/SOLNSEL,S,,,23,24D,ALL,,,,,,UX,UY,UZ,,, NSEL,S,,,13,14D,ALL,,,,,,UY,UZ,,, NSEL,S,,,1,2F,ALL,FY,-100000 ALLSEL,ALL ACEL,0,10,0, ANTYPE,0SOLVEFINISH/POST1PLDISP,2PLNSOL,U,SUM,0,1PLVECT,U,,,,VECT,NODE,ON,0ETABLE,zhou_i,SMISC,1ETABLE,zhou_j,SMISC,7ETABLE,zhou_i,SMISC,2ETABLE,zhou_j,SMISC,8ETABLE,zhou_i,SMISC,6ETABLE,zhou_j,SMISC,12PRETAB,ZHOU_I,ZHOU_J,JIAN_I,JIAN_J,WAN_I,WAN_J PLLS,ZHOU_I,ZHOU_J,1,0PRNSOL,U,COMPFINISH/EXIT。
基于ANSYS的车架有限元分析报告
汽车经过130多年的发展，安全与节能已成为汽车设计的重要容。
在汽车结构中，车架作为整车的基体和主要承载部件，具有支撑连接汽车各零部件和承受来自汽车、外各种载荷的作用，其结构性能直接关系到整车性能的好坏。
本文以某运油车车架为研究对象，运用CATIA软件对车架模型进行简化与建立，利用ANSYS软件对车架模型进行参数定义，网格划分，作用力施加，自由度约束，并对车架进行了弯曲工况、扭转工况、急减速工况、急转弯工况的静态分析，并分析位移与应力图，为汽车安全与节能设计提供了理论支持。
同时对车架也进行了模态分析，得出车架的固有频率与振型，提高整车设计水平，对避免共振与提高乘坐舒适性提供了理论基础。
关键字：车架,有限元，ANSYS, 静态分析，模态分析The automobile which has developed for 130 years, security and energy saving has become the leading content for automobile deign. Among the many complex structures in automobile, the frame of the vehicle is the basic part and the main bearing part. It has the function of connecting all parts of the vehicle together and subjecting various loads from inside and outside the vehicle. The performance of frame structure affects whether the automobile property is good or not.In this paper, the frame of a fuel tanker is studied. We simplify and establish the model of frame by CATIA. The parameter of the frame is defined. The model of frame is meshed by ANSYS. Add the force and freedom of the model of frame by ANSYS. The static analysis of the frame includes the situation of bending, torsion, barking and swerve by ANSYS. According to the figure of displacement and stress, it provide theoretical support for the automobile design of security and energy saving. At the same time, the modal analysis of the frame is also studied. Based on the frame of natural frequency and vibration mode, it provide theoretical basis for avoiding resonance and improving ride comfort and improve the level of vehicle design.Keywords: Frame, Finite element, ANSYS, Static analysis, Modal analysis目录1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 研究背景 (1)1.3 有限元法的应用与发展 (2)1.4 选题的目的与意义 (2)1.5 本文的主要研究容 (3)2 基于CATIA与ANSYS的车架有限元建模 (4)2.1 有限元法简介 (4)2.2 CATIA软件简介 (6)2.3 车架几何模型建立 (7)2.3.1车架几何模型简化 (7)2.3.2 车架几何模型建立 (7)2.4 车架有限元模型建立 (10)2.4.1 网格划分前处理 (10)2.4.2 车架有限元网格的划分 (10)3 车架有限元静态分析 (13)3.1 汽车车架刚度理论 (13)3.1.1 汽车车架弯曲刚度 (13)3.1.2 汽车车架扭转刚度 (13)3.2 车架载荷分类与处理 (13)3.2.1 静载荷 (13)3.2.2 动载荷 (14)3.3 车架工况的有限元分析 (14)3.3.1 满载弯曲工况 (14)3.3.2 满载扭转工况 (16)3.3.3 紧急制动工况 (18)3.3.4 紧急转弯工况 (19)4 车架有限元模态分析 (21)4.1 模态分析简介 (21)4.2 模态分析基本理论 (21)4.3 车架的模态分析 (22)4.4 车架模态分析结果评价 (27)结论 (29)致 (31)参考文献 (32)1 绪论1.1 概述最初汽车的发展，通常运用经验判断和试验仿真进行结构分析。
120t30m桥机计算书 (1)
QJ HY120t/30m架桥机设计计算书设计计算:校核:批准:郑州宏远路桥起重设备有限公司目录一、设计依据 (3)二、设计参数 (3)三、荷载统计 (4)四、过孔时的强度计算 (5)五、架梁时的强度计算 (6)六、刚度计算 (7)QJ HY120t/30m架桥机设计计算书一、设计依据《起重机设计手册》J97版《起重机设计规范》GB3811-2008《钢结构设计规范》GB50017-2014《通用门式起重机》GB/T14406-2011《起重机安全规程》GB6067.1-2010《起重机实验规范和程序》GB/T5905-2011《起重机车轮技术条件》GB/T6392.2-92二、设计参数1、最大轮廓尺寸 48×6×8m2、桥机提升载荷 Q=2x60t3、适用桥梁跨径≤30m4、适用桥面纵坡≤5‰5、适用桥梁弯曲半径＞200m6、起升速度 0.75m/min7、起升高度范围 7.5m8、中托过孔速度 2.2m/min9、整机横移速度 2.2m/min三、荷载统计主梁局部示意图及截面图如下所示：具体情况如下：1、上弦22b工字钢2根2、下弦18号槽钢对扣焊,中间夹焊δ8x175板3、主梁全长L=48米4、腹杆选用8#槽钢对扣焊，腹杆长约L=2143mm5、水平拉杆用8#槽钢对扣焊，杆长约L=852m6、斜拉杆用8#槽钢，杆长约L=1540 m计算，主梁每米自重上弦杆 q1=36.52×2=73.04Kg/m下弦杆 q2 = 23×2×2+8×0.175×1×7.85×2=114Kg/m腹杆 q3 =8×2.143×2×4÷1.37=100 kg/m水平杆 q4 =8×0.852×2÷1.37+8×1.54÷1.37=9.95+8.99= 18.94 kg/m道轨 q5 =38 kg/m则，总自重荷载 q = 73.04+114+100+18.94+38=344Kg/m≈0.4 t/m由上可知q=0.4t/m，由主梁截面图可知h=2.2m，取L=32m，假设P=3t。
ansys工程实例(4经典例子)
输气管道受力分析（ANSYS建模）任务和要求：按照输气管道的尺寸及载荷情况,要求在ANSYS中建模，完成整个静力学分析过程。
求出管壁的静力场分布。
要求完成问题分析、求解步骤、程序代码、结果描述和总结五部分。
所给的参数如下：材料参数：弹性模量E=200Gpa; 泊松比0.26；外径R₁=0.6m；内径R₂=0.4m；壁厚t=0.2m。
输气管体内表面的最大冲击载荷P为1Mpa。
四.问题求解（一）．问题分析由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的端面效应，认为在其长度方向无应变产生，即可将该问题简化为平面应变问题，选取管道横截面建立几何模型进行求解。
（二）．求解步骤定义工作文件名选择Utility Menu→File→Chang Jobname 出现Change Jobname对话框，在[/FILNAM] Enter new jobname 输入栏中输入工作名LEILIN10074723，并将New log and eror file 设置为YES，单击[OK]按钮关闭对话框定义单元类型1)选择Main Meun→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delte命令，出现Element Type 对话框，单击[Add]按钮，出现Library of Element types对话框。
2）在Library of Element types复选框选择Strctural、Solid、Quad 8node 82,在Element type reference number输入栏中出入1，单击[OK]按钮关闭该对话框。
3. 定义材料性能参数1）单击Main Meun→Preprocessor→Material Props→Material models出现Define Material Behavion 对话框。
选择依次选择Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Material Properties For Material Number 1对话框。
ANSYS分析报告
ANSYS分析报告引言：1.问题描述：在这个分析中，我们将研究一个承重结构的稳定性。
该结构由一根钢杆和两个支撑点组成，其中一端支撑固定，另一端加有外部力。
我们的目标是确定结构在受力情况下的位移和应力分布，并评估结构的稳定性。
2.建模与加载条件：我们使用ANSYS软件对该结构进行三维建模，并为其设置了适当的边界条件和加载条件。
钢杆的材料参数和几何尺寸通过实验测定获得。
加载条件设为一端受到垂直向下的力，同时另一端固定。
我们采用静态结构分析模块进行分析。
3.结果与分析：经过ANSYS分析，我们获得了结构的位移和应力分布情况。
在受力情况下，钢杆的位移主要集中在受力一侧，而另一侧的位移较小。
应力分布也呈现相似的趋势，受力一侧的应力较大，而另一侧的应力较小。
这是由于外部力对结构的影响导致结构发生变形。
4.结构稳定性评估：在评估结构的稳定性时，我们对结构进行了稳定性分析。
通过计算结构的临界载荷，我们可以确定结构在受力情况下的稳定性。
根据计算结果，结构的临界载荷大于所施加的外部力，说明结构是稳定的，不会发生失稳现象。
5.敏感性分析：为了进一步评估结构的性能，我们进行了敏感性分析。
通过改变结构的材料参数和几何尺寸，我们得到了不同条件下结构的位移和应力分布。
根据敏感性分析结果，我们发现结构的位移和应力对材料的弹性模量和截面尺寸非常敏感。
较高的弹性模量和更大的截面尺寸会使结构更加稳定。
结论：通过ANSYS软件进行的分析，我们得到了结构在受力情况下的位移和应力分布，并评估了结构的稳定性。
我们发现外部力对结构的位移和应力分布有明显的影响，但结构仍然保持稳定。
此外，结构的性能对材料参数和几何尺寸非常敏感。
综合分析结果，我们可以优化结构设计，以提高结构的稳定性和性能。
以上是对ANSYS分析报告的一个简单写作示例，可以根据实际情况进行适当调整和修改。
ANSYS分析全部结果详述
试验分析目录试验分析 (1)1.试验荷载的取值 (2)1.1重力荷载（取29.8/g m s） (2)1.2施工荷载 (2)1.3水平风荷载的计算：（10年一遇大风时） (2)2.ANSYS建模分析结果 (5)2.1工况一：（1.0恒载，重力荷载） (6)2.1.1支座反力 (6)2.1.2位移变形图 (6)2.1.3X向位移云图 (7)2.1.4Z向位移云图 (7)2.1.5Y向弯矩图 (8)2.2工况二：施工荷载位于最高台阶处（1.0恒载+1.4工作荷载） (8)2.2.1支座反力 (9)2.2.2位移变形图 (9)2.2.3X向位移云图 (10)2.2.4Z向位移云图 (10)2.2.5Y向弯矩图 (11)2.3工况三：施工荷载位于最低台阶处（1.0恒载+1.4工作荷载） (11)2.3.1支座反力 (12)2.3.2位移变形图 (12)2.3.3X向位移云图 (13)2.3.4Z向位移云图 (13)2.3.5Y向弯矩图 (14)2.4工况四：1.0恒载+风荷载等效水平荷载设计值 (14)2.4.1支座反力 (15)2.4.2位移变形图 (15)2.4.3X向位移云图 (16)2.4.4Z向位移云图 (16)2.4.5Y向弯矩图 (17)2.5 与工况四加载位置相同的水平力下左侧约束压力为零时，对应的基本风压1w 的计算值： (17)1.试验荷载的取值1.1重力荷载（取29.8/g m s =）1.2施工荷载当施工荷载位于最高台阶处时，抗倾覆最不利。
此时，施工荷载所产生力矩对于倾覆转动点H 来说，是属于倾覆力矩（如施工荷载位于另外两个台阶，则其作用属于抗倾覆力矩）。
故以此为工作时验算工况。
假定施工荷载位于最高台阶时，共有作业人员4人，每人重75Kg ，每人持有30Kg 施工材料。
此时荷载设计值4(0.750.30) 1.4 5.88N Q F k =⨯+⨯=。
1.3水平风荷载的计算：（10年一遇大风时）图1 平台风荷载体型系数图2 风荷载计算简图1)平台所受风荷载标准值，按下式确定：0w w z s z k μμβ=式中：k w —风荷载标准值（2/m kN ）；z β—高度Z 处的风振系数，取1.0；s μ—风荷载体型系数，按图1平台风荷载体型系数取值；z μ—风压高度变化系数，按荷载规范（GB50009-2012），按离地面高度60m 取1.56；0w —基本风压（2N /k m ），取重现期10=n 对应的风压值，金华地区为20.25N /k m 。
基于ANSYS的塔式起重机臂架有限元参数化建模与分析
1
参数化
在进行系列产品设计 中, 由于其 结构形式 相
同, 而结构尺寸不同 , 如果逐个进行建模分析, 需 要花费大量的人力 和物力资源 , 造成设计周 期延 长。将参数化的思想引进到有限元的分析过程中 , 可以减少系列产品有限元分析的工作量 , 缩短设计 周期 , 提高设计效率。 参数化的概念涵盖很广, 通常指的是参数化的 造型 , 它是一种重要的几何参数快速构造和修改几 何模型的造型方法。参数化设计是实现设计自动化 的主要手段之一。参数化建模用于基本结构形状相 同但具体模型形状有较小变动的系列产品的设计。 根据如何得到参数值 , 可以将常见的参数化方法分 起重运输机械 2006 ( 9)
为如下几种 : 代数法、人工智能法、直接操作法和 语言描叙法。本文中有限元参数化模型的建立采用 的就是 ANSYS 的 APDL 语言描述法。
2
臂架结构参数化建模分析算例
采用交互式建立塔机的有限元模型, 建模的工
作量将十分巨大, 而且当臂架结构发生变化时 , 需 要重新建立模型。如果把结构模型都以参数化技术 进行有限元建模, 当需要新产品结构设计时, 只需 要输入必要的、合理的参数值, 即可自动建模。考 虑到塔机结构主要以型钢焊接结构为主, 结构具有 相似性, 为进行参数化建模分析提供了必要条件。 可以采用 VB、VC 等程序设计语言编制程序 , 用户 只要输入建立塔机结构所需的一些必要参数, 就可 以输出 ANSYS 参数化建模分析所需的参数化文件, 自动建立塔机有限元分析模型, 这样就可以减小模 型建立需要 的时间, 提 高工作效 率。利用 ANSYS 进行结构参数化建模与分析的基本流程见图 1。 2 1 臂架结构相关参数确定 塔机臂架形式多种多样 , 这里以最常见的正三 角形截面双吊点吊臂为例进行说明。要构建臂架的 有限元参数化模型 , 首先要确定与臂架相关的结构 参数, 主要包括以下数据: ( 1) 基本数据: 包括起 重量、小车轮距、臂架段数、臂架根部到回转中心 距离、小车及吊钩质量等。 ( 2) 臂架的基本数据: 包括臂架高 度、宽度、臂架 段数、每段长 度、节 11
基于Ansys的折臂式塔式起重机臂架参数化建模和分析
ANALYSIS RESEARCH
基于 Ansys 的折臂式塔式起重机 臂架参数化建模和分析
刘文举 徐格宁 陶彦飞
太原科技大学机械工程学院
太原
030024
摘
要：针对目前部分折臂式塔式起重机臂架结构轻量化的问题，基于 APDL 语言，以折臂式塔式起重机臂架结
构为分析对象，囊括参数化建模部分和优化设计部分，针对满载小车位于臂架端部最危险位置时的工况进行有限 元计算模拟，旨在满足桁架强度、刚度、稳定性的基础上，利用 Ansys 的优化功能减轻桁架质量。经过分析，优 化结果较原设计方案臂架质量减轻了 14.89%，优化效果良好，大大提高了设计的质量和效率，为折臂式塔式起重 机臂架金属结构或类似结构轻量化设计提供了参考。 Abstract: To make boom structure of some goose-neck jib tower crane lighter, the paper with boom structure of gooseneck jib tower crane as the research object including the parameterization modeling part and optimization design part proceeds with finite element simulation when fully loaded trolley is in the most dangerous position of boom end on the basis of APDL language so as to lighten truss through optimization function of Ansys on the premise of ensuring truss strength, stiffness and stability. Analysis shows that the optimized boom is 14.89% less heavy than originally designed with satisfactory optimization effect. Optimization substantially improves design quality and efficiency, which can be very useful for lightweight design of metal structure or similar structure of the boom of goose-neck jib tower crane. 关键词：折臂式塔式起重机；臂架；参数化；优化；分析 Keywords: goose-neck jib tower crane; boom; parameterization; optimization; analysis 中图分类号：TH213.3 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2017）11-0124-04
支撑平台静力分析ANSYS详细操作步骤
支撑平台静力分析一．题目如图为一个具有板梁结构的支撑平台的几何模型，求在平台上施加均布压力时，整个结构的应力分布。
板中间位置有分布载荷（相当于一个振动源，例如电动机）。
结构材料为结构钢，弹性模量为210GPa，泊松比为0.3，密度为7.8*10-6kg/mm3,板面为2000*1000mm2的壳，厚度为20mm，平台的高度为1000mm，支撑柱为梁，截面积为15*15mm2.pressure=0.01MPa.图一俯视图：图二建议桌面使用单元：Shell Elastic 4node 63 ;腿使用单元：Beam 2D elastic 3二．ANSYS操作步骤1.进入文件进入程序> ANSYS 12.0 > Mechanical APDL Product Launcher > File Management在File Management标签下，修改Working Directory（工作目录）和Job Name （作业名）,然后单击Run，其中工作目录中先要设置一个存放文件的文件夹，打开ANSYS界面后，点击Preferences，在Electromagnetic标签中选择Structural。
2.前处理模块（1）设置分析类型（静力分析）在ANSYS界面中：Main Menu > Solution > Analysis Type > New Analysis 选择Static，然后单击OK（2）设置单元类型在ANSYS界面中：Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete进入Defined Element Types标签, 单击Add进入Library of Type标签，选择Shell 63和Beam188单元类型。
（3）设置实常数（用SHELL63单元类型在此例中所建的shell单元的厚度为20mm）在ANSYS界面中：Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete进入Defined Real Constant Sets标签, 单击Add，在choose element type 标签中选择SHELL63，再单击OK在Shell thickness at node I TK(I)、at node J TK(J) 、at node K TK(K) 、at node L TK(L) 标签中填写[20e-3],再单击OK（4）设置材料常数（弹性模量、泊松比和密度）在ANSYS界面中：Main Menu > Preprocessor > Material Prop > Material Models > Structural > Linear > Elastic > Isotropic在EX标签中填写[2.1e11],在PRXY标签中填写[0.3]，单击OKStructural > Density，在弹出窗口的DENS标签栏中填写[7800],单击OK（5）设置梁单元截面参数（截面尺寸15mm*15mm）在ANSYS截面中：Main Menu > Preprocessor > Sections > Beam > Common Sections,在弹出的窗口中，Sub-Type选择矩形截面（默认），在B标签后输入[15e-3],在H标签后输入[15e-3]，单击OK（6）创建桌面1）创建两个面在ANSYS界面中：Modeling > Create > Areas > Rectangle > By 2 Corners 在弹出窗口中Width标签后输入[2]，Height标签后输入[1]，单击Apply，在弹出窗口WP X标签后输入[0.5]，在WP Y标签后输入[0.25]，Width标签后输入[1]，Height标签后输入[0.5]，单击OK2)BOOL运算在ANSYS界面中：Modeling > Operate > Booleans > Overlap > Areas弹出选择菜单后分别大矩形面和小矩形，单击OK,将两个面重叠。
基于ANSYS的高空作业车臂架有限元分析
基于ANSYS的高空作业车臂架有限元分析发表时间：2017-10-23T12:14:26.840Z 来源：《电力设备》2017年第17期作者：张幸幸[导读] 摘要：以高空作业车臂架为研究对象，以ANSYS分析软件为工具，对其强度和刚度进行有限元分析，形成基于ANSYS软件平台的高空作业车臂架计算分析方法，为高空作业车的臂架优化设计和改进提供了有力的支撑。
（徐州徐工环境技术有限公司江苏徐州 221135）摘要：以高空作业车臂架为研究对象，以ANSYS分析软件为工具，对其强度和刚度进行有限元分析，形成基于ANSYS软件平台的高空作业车臂架计算分析方法，为高空作业车的臂架优化设计和改进提供了有力的支撑。
关键词：高空作业车；臂架；有限元高空作业车主要由底盘、副车架、转台、臂架系统、控制系统、工作平台组成。
其中，臂架是高空作业车最主要的关键部件之一，其安全性、可靠性和先进性是决定高空作业车核心竞争力的关键。
臂架作为将工作平台送至指定工作位置的主要部件，其可靠性对作业安全性的影响至关重要，因此，对臂架结构进行优化及提高可靠性的研究和攻关具有重要意义。
本文以30m高空作业车臂架为研究对象，充分利用有限元多种单元类型的特点，对臂架实现了建模，得到了臂架静态计算的变形与应力，为臂架结构优化及其可靠性的提升奠定了理论与实践数据相统一的基础。
1 臂架所受载荷的确定对于静强度分析，传统观点认为，臂架水平全伸时的工况是最危险工况，但是对于某些部件，从经验可以判断最大应力发生在其他作业工况。
为了更好的了解臂架的整体应力分布情况，对其各个作业工况都进行有限元计算是非常必要的。
作用在臂架上的载荷分为基本载荷和附加载荷，基本载荷是始终或经常作用在高空作业车臂架结构上的载荷，包括自重载荷、工作载荷；附加载荷是高空作业车在正常工作状态下，结构件所受的非经常性作用的载荷，包括风载荷和冲击载荷。
对于不同的载荷，在计算过程中需要乘上不同的载荷系数。
ANSYS工程结构数值分析---命令流实例
!------------------------------------------------------!EX8.26 钢筋混凝土简支梁数值分析!分离式模型,关闭压碎,keyopt(1)=0,keyopt(7)=1 !力加载,位移收敛准则，误差1.5%,1/4模型分析!--------------------------------------------finish/clear/config,nres,2000/prep7!1.定义单元与材料性质--------------------et,1,solid65,,,,,,,1 !K1=0,k7=1et,2,link8mp,ex,1,13585mp,prxy,1,0.2fc=14.3ft=1.43tb,concr,1tbdata,,0.5,0.95,ft,-1tb,miso,1,,11tbpt,,0.0002,fc*0.19tbpt,,0.0004,fc*0.36tbpt,,0.0006,fc*0.51tbpt,,0.0008,fc*0.64tbpt,,0.001,fc*0.75tbpt,,0.0012,fc*0.84tbpt,,0.0014,fc*0.91tbpt,,0.0016,fc*0.96tbpt,,0.0018,fc*0.99tbpt,,0.002,fctbpt,,0.0033,fc*0.85mp,ex,2,2.0e5mp,prxy,2,0.3tb,biso,2tbdata,,300,0pi=acos(-1)r,1,0.25*pi*22*22r,2,0.25*pi*22*22/2r,3,0.25*pi*10*10r,4,0.25*pi*10*10/2!2.创建几何模型blc4,,,150/2,300,2000/2*do,i,1,9wpoff,,,100vsbw,all*enddo wpcsys,-1 wpoff,,,50 vsbw,all wpcsys,-1 wprota,,-90 wpoff,,,30 vsbw,all wpoff,,,240 vsbw,all wpcsys,-1 wpoff,30 wprota,,,90 vsbw,all wpcsys,-1!3.划分钢筋网格elemsiz=50 lsel,s,loc,x,30 lsel,r,loc,y,30 cm,zj,linelatt,2,1,2 lesize,all,elemsiz lsel,s,loc,x,75 lsel,r,loc,y,30 cm,zjb,line latt,2,2,2 lesize,all,elemsiz lsel,s,loc,x,30 lsel,r,loc,y,270 cm,jlj,linelatt,2,3,2 lesize,all,elemsiz lsel,s,tan1,z lsel,r,loc,y,30,270 lsel,r,loc,x,30,70 lsel,u,loc,z,50 cm,gj,linelatt,2,3,2 lesize,all,elemsiz lsel,s,loc,z,0 lsel,r,loc,y,30,270 lsel,r,loc,x,30,70 cm,gjb,line latt,2,4,2lesize,all,elemsizlsel,allcmsel,s,zjcmsel,a,zjbcmsel,a,jljcmsel,a,gjcmsel,a,gjbcm,gj,linelmesh,alllsel,all!4.划分混凝土网格vatt,1,,1mshkey,1esize,elemsizvmesh,allallsel,all!5.施加荷载和约束lsel,s,loc,y,0lsel,r,loc,z,900dl,all,,uyasel,s,loc,z,0da,all,symmasel,s,loc,x,75da,all,symm!-----------------p0=180000q0=p0/150/100asel,s,loc,z,0,50asel,r,loc,y,300sfa,all,1,pres,q0allsel,all!6.求解控制设置/soluantype,0nsubst,80outres,all,allautos,onneqit,50cnvtol,u,,0.015solve!7.进入POST1查看结果/post1set,lastesel,s,type,,2etable,saxl,ls,1plls,saxl,saxlesel,s,type,,1/device,vector,onplcrackeall!8.进入时程后处理/post26nsol,2,205,u,yprod,3,1,,,,,,p0/1000prod,4,2,,,,,,-1xvar,4plvar,3!EX2.6D 60kg/m钢轨实体建模FINISH/CLEAR/PREP7!1.定义参数H1=30.5H2=48.5H3=48.5B1=45.75B2=29.25B3=16.5B4=36.5B5=10XD1=1/3XD2=1/9XD3=1/3XD4=1/20R0=400R1=2R2=4R3=40R4=20R5=25R7=13R8=80R9=300R10=2FAI=43H=H1+2*H2+H3!2.创建轨底主要组成部分的线K,1K,2,B1+B2K,3,B1+B2,H1-B1*XD1-B2*XD2K,4,B1,H1-B1*XD1K,5,0,H1*DO,I,1,4L,I,I+1*ENDDO!3.计算确定轨头下三个圆弧的位置CTA=A TAN(XD3)BTA=(90-FAI)*ACOS(-1)/180-CTAA=1/TAN(CTA)C1=B3/2+R0-R6*SIN(CTA)-(R5-R6)*COS(BTA)C2=R5*SIN(BTA)+R6*COS(CTA)-R6*SIN(BTA)-H2C=(C1-C2/TAN(CTA))/(R0-R5)C3=A*C-SQRT(A*A-C*C+1)C3=C3/(A*A+1)REFA=ASIN(C3)C1=R6*SIN(CTA)+(R5-R6)*COS(BTA)+(R0-R5)*COS(REFA) !4.创建轨腰和轨头结构线ROUX=B3/2+R0-C1ROUY=ROUX*TAN(CTA)ANGI=ASIN((H1+H2)/R0)K,6,B3/2+R0-R0*COS(ANGI)K,7,B3/2+R0-R0*COS(REFA),H1+H2+R0*SIN(REFA) LARC,6,7,2,R0DX1=R6*(COS(BTA)-SIN(CTA))DY1=R6*(COS(CTA)-SIN(BTA))K,8,ROUX-DX1,H1+2*H2+ROUY-DY1K,9,ROUX,H1+2*H2+ROUYLARC,7,8,2,R5LARC,8,9,2,R6K,10,B4,H1+2*H2+B4*XD3K,11,B4-(H3-B4*XD3)*XD4,HL,9,10L,10,11ANGI=ASIN(B5/R9)K,12,0,HK,13,B5,H-(R9-R9*COS(ANGI)) LARC,12,13,1,R9DX1=B4-B5+R8*SIN(ANGI)ANGI1=ASIN(DX1/R8)Y1=R8*COS(ANGI)-R8*COS(ANGI1) K,14,B4,KY(13)-Y1LARC,13,14,1,R8!5.倒角或弧线连接LFILLT,1,2,R1LFILLT,2,3,R2LFILLT,3,4,R3LPTN,4,5LFILLT,17,18,R4LFILLT,8,9,R10LPTN,9,11LFILLT,20,22,R7LDELE,15,16,1,1LDELE,19,21,2,1LSYMM,X,ALLNUMMRG,ALLNUMCMP,ALLAL,ALLASUMVOFFST,1,300!EX2.9B 斜向圆台建模finish/clear/prep7r0=3r1=2h=4cyl4,,,r0wpoff,r1,,hcyl4,,,r1*do,i,1,4askin,i,i+4*enddova,all!斜向延伸创建圆台vgen,1,1,,,,3*r0,,,,1wpcsyscyl4,,,r0vext,7,,,r1,,h,r1/r0,r1/r0!EX2.9B 已知函数方程时的建模!玫瑰线1==================================== !极坐标方程为ρ=asin(4Φ/3)finish/clear/prep7a=20csys,1*do,i,0,360*3fei=i*acos(-1)/180r0=a*sin(fei*4/3)k,,r0,i*enddo*do,i,1,360*3l,i,i+1*enddo!玫瑰线2=================================== !极坐标方程为ρ=asin(4Φ)finish/clear/prep7a=20csys,1*do,i,0,360fei=i*acos(-1)/180r0=a*sin(fei*4)k,,r0,i*enddo*do,i,1,360l,i,i+1*enddo!长辐圆内旋轮线============================ !参数方程x=(a-b)cost+λcos(a-b)/bt!参数方程y=(a-b)sint-λsin(a-b)/btfinish/clear/prep7a=50b=5lmda=15*afun,deg*do,i,0,360x1=(a-b)*cos(i)+lmda*cos((a-b)/b*i)y1=(a-b)*sin(i)-lmda*sin((a-b)/b*i)k,,x1,y1*enddo*do,i,1,360l,i,i+1*enddo!椭圆抛物面================================ !方程为z=x*x/a/a+y*y/b/b!使用蒙皮方法finish/clear/prep7a=20b=10n=20*do,i,1,niz=i/10lsel,nonewpoff,,,izcyl4,,,1adele,alllsscale,all,,,a*sqrt(iz),b*sqrt(iz),,,,1*enddoallsel*do,i,1,4*(n-1),4askin,i,i+4askin,i+1,i+5askin,i+2,i+6askin,i+3,i+7*enddo!EX2.9C 旋转图素建模!类花瓶建模--------------------finish/clear/prep7K,1K,2,100K,3,300,400K,4,150,550k,5,130,880K,6,300,1150k,7,400,1100k,8,500,1150bsplin,allk,1001,,1000arotat,all,,,,,,1,1001,360,5!类轮建模----------------------finish/clear/prep7!先创建类轮结构的一个断面，然后旋转之blc4,,,4,6cyl4,2,6,1.5asba,1,2k,100,-3k,101,-3,10vrotat,all,,,,,,100,101!EX3.1 自定义箱形截面finish/clear/prep7k,1k,2,2k,3,2,2.2k,4,3,2.3k,5,3,2.5k,6,0,2.5a,1,2,3,4,5,6blc4,,0.2,1.7,2asba,1,2wpoff,1.7wprota,,,90asbw,allwpoff,,,0.3asbw,allwpoff,,0.2wprota,,90asbw,allwpoff,,,-2asbw,allarsym,x,allwpcsysaglue,allet,1,plane82lesize,all,,,1amesh,allsecwrite,myboxfinish/clear/prep7et,1,beam189mp,ex,1,3.0e10mp,prxy,1,0.167sectype,1,beam,mesh secread,mybox,,,meshk,1k,2,10k,100,5,5l,1,2lesize,all,,,20latt,1,,1,,100,,1lmesh,all/eshape,1Eplot!EX3.2 自定义多种材料截面finish/clear/prep7Ro=1.5Ri=1.0csys,1cyl4,,,ricyl4,,,roaptn,allwprota,,90asbwa,allwprota,,,90asbw,allwpcsyset,1,plane82mymat1=4mymat2=7mp,ex,mymat1,1.0mp,ex,mymat2,2.0asel,s,loc,x,0,riaatt,mymat1,,1asel,s,loc,x,ri,roaatt,mymat2,,1allselesize,0.25mshape,0,2dmshkey,1amesh,allsecwrite,mycsolid,sectfinish/clear/prep7et,1,beam189mym1=4mym2=7mp,ex,mym1,3.0e10mp,prxy,mym1,0.167 mp,ex,mym2,2.1e11mp,prxy,mym2,0.3 sectype,1,beam,mesh secread,mycsolid,sect,,mesh k,1k,2,,,10l,1,2lesize,all,,,20latt,,,1,,,,1lmesh,all/eshape,1/pnum,mat,1eplot!EX3.3A 单个方位关键点示例FINISH/CLEAR/PREP7ET,1,BEAM189MP,EX,1,2.1E5MP,PRXY,1,0.3SECTYPE,1,BEAM,ISECDATA,100,40,160,10,10,8K,1K,2,,,1000L,1,2K,100,,500,500LATT,1,,1,,100,,1LGEN,4,1,,,500LESIZE,ALL,,,10LMESH,ALL/ESHAPE,1EPLOT!EX3.3B 同时使用KB和KE方位关键点示例FINISH/CLEAR/PREP7ET,1,BEAM189MP,EX,1,2.1E5MP,PRXY,1,0.3SECTYPE,1,BEAM,ISECDATA,100,40,160,10,10,8L0=1000DL=500DXC=400K,1K,2,,,L0L,1,2K,100,,DLK,200,DXC,-DLK,300,2*DXC,DLK,301,2*DXC+DLK,400K,500,8*DXCLGEN,5,1,,,DXCLATT,1,,1,,100,,1LSEL,S,,,2LATT,1,,1,,200,,1LSEL,S,,,3LATT,1,,1,,300,301,1LSEL,S,,,4LATT,1,,1,,400,,1LSEL,S,,,5LATT,1,,1,,500,,1LSEL,ALLLESIZE,ALL,,,50LMESH,ALL/ESHAPE,1EPLOT!EX3.3C 双方位关键点翻转示例FINISH/CLEAR/PREP7ET,1,BEAM189MP,EX,1,2.1E5MP,PRXY,1,0.3SECTYPE,1,BEAM,I SECDATA,100,40,160,10,10,8L0=1000DL=500DXC=400K,1K,2,,,L0K,3,DXCK,4,DXC,,L0/2K,5,DXC,,L0L,1,2L,3,4L,4,5K,100,,DLk,101,,-DLK,200,DXC,DLk,201,2*DXCK,202,DXC,-DLLATT,1,,1,,100,101,1lesize,all,,,100LSEL,S,,,2LATT,1,,1,,200,201,1lesize,all,,,50LSEL,S,,,3LATT,1,,1,,201,202,1lesize,all,,,50LSEL,ALLLMESH,ALL/ESHAPE,1EPLOT!EX3.4A 两种单元形状和两种网格划分比较finish/clear/prep7et,1,plane82k,1k,2,8k,3,7,6k,4,1,6a,1,2,3,4esize,1mshape,0mshkey,0!mshape,0!mshkey,1!mshape,1!mshkey,0!mshape,1!mshkey,1amesh,all!EX3.4B 中间节点位置控制网格划分比较finish/clear/prep7cyl4,,,4,,8,60lesize,all,,,2mshape,0mshkey,1mshmid,0!mshmid,1!mshmid,2amesh,all!EX3.5 线上单元尺寸设置示例!下边密上边稀finish/clear/prep7et,1,plane82blc4,,,10,10lsel,s,tan1,ylesize,all,,,10lsel,s,loc,x,0lesize,all,,,9,1/8lsel,s,loc,x,10lesize,all,,,9,8lsel,allmshape,0mshkey,1amesh,all!中间密外边稀finish/clear/prep7et,1,plane82blc4,,,10,10lsel,s,tan1,ylesize,all,,,10,-1/5lsel,s,tan1,xlesize,all,,,9,-1/8lsel,allmshape,0mshkey,1amesh,all!EX3.6 合并线和连接线以进行映射网格划分finish/clear/prep7et,1,plane82k,1,5k,2,10k,3,11,6k,4,6,15k,5,-1,8k,6,,4l,1,2l,2,3l,3,4larc,4,5,3,10l,5,6l,6,1al,allesize,3mshape,0mshkey,1lccat,1,2lcomb,4,5amesh,all!EX3.7 合并线或连接线的网格划分设置finish/clear/prep7et,1,plane82k,1,5k,2,10k,3,11,6k,4,6,15k,5,-1,8k,6,,4l,1,2l,2,3l,3,4larc,4,5,3,10l,5,6l,6,1al,allesize,,10lesize,6,,,8lesize,1,,,4lesize,2,,,3lesize,4,,,5lesize,5,,,2mshape,0mshkey,1lcomb,1,2!lccat,1,2!如采用lcatt,1,2则采用7个划分数lcomb,4,5amesh,all!EX3.7B 简化映射网格划分finish/clear/prep7et,1,plane82k,1,5k,2,10k,3,11,6k,4,6,15k,5,-1,8k,6,,4l,1,2l,2,3l,3,4larc,4,5,3,10l,5,6l,6,1al,allesize,,6mshape,0amap,1,2,5,3,4!EX3.8A 过渡四边形映射网格finish/clear/prep7k,1k,2,10,-1k,3,8,6k,4,1,3a,1,2,3,4lesize,1,,,8lesize,3,,,3lesize,4,,,7lesize,2,,,2mshape,0,2dmshkey,1amesh,all!EX3.8B 过渡四边形映射网格finish/clear/prep7et,1,plane42k,1k,2,10,-1k,3,8,6k,4,1,3a,1,2,3,4lesize,1,,,11lesize,3,,,3lesize,4,,,2lesize,2,,,2mshape,0,2dmshkey,1amesh,all!EX3.9A 过渡六面体映射网格划分finish/clear/prep7et,1,95blc4,,,8,8,8lesize,all,,,3lesize,5,,,15allselmshape,0,3dvmesh,all!EX3.9B 过渡六面体映射网格划分finish/clear/prep7et,1,95blc4,,,8,8,8lesize,all,,,4lesize,7,,,12mshape,0,3dmshkey,1vmesh,all!EX3.9C 过渡六面体映射网格划分finish/clear/prep7et,1,95blc4,,,8,8,8lsel,s,,,1,8,7lesize,all,,,6lsel,s,,,2,7,5lesize,all,,,3lsel,s,,,4,5lesize,all,,,7lsel,s,,,3,6,3lesize,all,,,2lsel,s,,,9,12,1lesize,all,,,5allselmshape,0,3dmshkey,1vmesh,all!EX3.9D 过渡六面体映射网格划分finish/clear/prep7et,1,95blc4,,,8,8,8lesize,2,,,2lesize,4,,,2lesize,5,,,2lesize,1,,,3lesize,3,,,3lesize,7,,,6lesize,6,,,7lesize,11,,,7lesize,9,,,3lesize,10,,,3lesize,12,,,3allselmshape,0,3dmshkey,1vmesh,all!EX3.10 带两孔的长方体的扫掠网格划分finish/clear/prep7a=10r=2et,1,mesh200,6et,2,solid45blc4,,,2*a,a,acyl4,a/2,a/2,r,,,,awprota,,90cyl4,1.5*a,a/2,r,,,,-avsbv,1,2vsbv,4,3wprota,,,90wpoff,,,a/2vsbw,allwpoff,,,a/2vsbw,allwpoff,,,a/2vsbw,allwpcsyswpoff,,a/2,a/2vsbw,allwprota,,90vsbw,allwpcsysesize,1amap,105,15,16,26,63amap,107,16,13,60,26amap,108,13,14,28,60amap,103,15,14,28,63lesize,94,,,4lesize,79,,,5vsel,s,loc,x,0,avsweep,allasel,s,loc,y,aasel,r,loc,x,a,2*alccat,2,45lccat,57,71lccat,68,78lccat,65,72mshape,0,2dmshkey,1amesh,allvsel,s,loc,x,a,2*avsweep,allallsel/view,1,1,2,3Eplot!EX3.11 拉伸类命令生成体单元网格finish/clear/prep7et,1,82et,2,95blc4,,,4,4blc4,6,,4,4blc4,12,,4,4blc4,18,,4,4esize,1amesh,allesize,,8vrotat,1,,,,,,1,4,90vext,2,,,,,10,0.5,0.5voffst,3,10vdrag,4,,,,,,35!EX3.12 圆的网格划分finish/prep7et,1,plane82r0=10cyl4,,,r0cyl4,3*r0,,,,r0 wprota,,90asbw,allwprota,,,90asbw,allwpoff,,,3*r0asbw,allwpcsys,-1asel,s,loc,x,-r0,r0lsla,slesize,all,,,8mshape,0,2dmshkey,1amesh,allallselasel,s,loc,x,2*r0,4*r0 lesize,all,,,8lsel,r,length,,r0lesize,all,,,8,0.1,1 amesh,allallsel!EX3.13 圆环的网格划分finish/clear/prep7et,1,plane82r0=10cyl4,,,r0/3,,r0,90cyl4,2*r0,,r0/10,,r0,90 asel,s,loc,x,-r0,r0lsla,slesize,all,,,8lsel,r,length,,r0*2/3 lesize,all,,,3,,1 mshape,0,2dmshkey,1amesh,allasel,s,loc,x,2*r0,4*r0lesize,5,,,12lesize,7,,,6lsel,s,length,,r0*9/10lesize,all,,,7amesh,all!EX3.14 圆柱面和圆柱体的网格划分!圆柱面finish/clear/prep7r0=10h0=50et,1,shell63cyl4,,,r0adele,1cm,l1cm,linek,50k,51,,,h0l,50,51adrag,l1cm,,,,,,5lsel,s,loc,z,0lesize,all,,,6lsel,s,length,,h0lesize,all,,,8mshape,0,2dmshkey,1amesh,all!圆柱体finish/clear/prep7r0=10h0=50et,1,solid95cyl4,,,r0,,,,h0wprota,,90vsbw,allwprota,,,90vsbw,allmshape,0,3dmshkey,1lsel,s,loc,z,0lsel,s,length,,h0lesize,all,,,8vmesh,all!EX3.15 圆锥的网格划分!扫掠网格划分finish/clear/prep7cone,10,,,15,,90et,1,200,7et,2,95lsel,s,,,5,6lesize,all,,,12,0.5lsel,alllesize,3,,,6mshape,0,2dmshkey,1amesh,3vsweep,1,3,4vsymm,x,allvsymm,y,allvglue,all!六面体映射网格划分finish/clear/prep7cone,10,,,15,,90et,2,95lesize,all,,,8mshape,0,3dmshkey,1vmesh,allvsymm,x,allvsymm,y,allvglue,all!EX3.16 正多边形面的通用网格划分finish/clear/prep7ns=11rpr4,ns,,,10kp0=100+nsk,kp0*if,mod(ns,2),eq,0,then*do,i,1,ns/2l,kp0,2*i-1*enddo*else*do,i,1,nsl,kp0,i*enddo*endiflsel,s,,,ns+1,2*nscm,l1cm,lineallselasbl,1,l1cm*if,mod(ns,2),eq,0,then cmsel,s,l1cmlesize,all,,,8lsel,invelesize,all,,,4*elselesize,all,,,8*endifallselmshape,0mshkey,1amesh,all!EX3.17 球体及球面网格划分finish/clear/prep7r0=10sphere,,r0,,90vsbw,allvdele,2,,,1esize,2et,1,solid95mshape,0,3dmshkey,1vsymm,x,all vsymm,y,all vsymm,z,allvglue,allfinish/clear/prep7r0=10sphere,,r0,,90 vsbw,allvdele,2,,,1vdele,allasel,s,loc,x,0asel,a,loc,y,0asel,a,loc,z,0adele,all,,,1allselesize,2et,1,shell63 mshape,0,2d mshkey,1amesh,allarsym,x,allarsym,y,allarsym,z,all nummrg,all!EX3.18 孔板网格划分finish/clear/prep7a0=300b0=800r0=15blc4,,,a0,b0cyl4,a0/4,b0/8,r0 agen,2,2,,,a0/2 agen,2,2,3,1,,b0/8 agen,2,2,5,1,,b0*5/8 asel,s,,,2,9,1cm,a2cm,areaallselwprota,,-90*do,i,1,5wpoff,,,b0/16asbw,all*enddowpoff,,,b0*5/16*do,i,1,5wpoff,,,b0/16asbw,all*enddowprota,,,90*do,i,1,3wpoff,,,a0/4asbw,all*enddowpcsys,-1numcmp,alllsel,s,radius,,r0lesize,all,,,8lsel,invelesize,all,,,4lsel,allet,1,82mshape,0,2dmshkey,1asel,u,loc,y,b0/16,b0*5/16 asel,u,loc,y,b0*11/16,b0*15/16 lsla,slsel,r,tan1,xlesize,all,50,,,,1amesh,allallselamap,21,30,31,54,62 amap,22,31,32,54,64 amap,32,29,30,62,76 amap,33,29,32,64,76amap,42,34,35,76,82 amap,43,35,36,76,84 amap,41,33,34,53,82 amap,44,33,36,53,84amap,19,22,23,49,64 amap,20,23,24,49,60 amap,9,21,22,64,74 amap,31,21,24,60,74amap,38,26,27,74,84 amap,39,27,28,74,80 amap,37,25,26,50,84 amap,40,25,28,50,80amap,17,14,15,43,59 amap,18,15,16,43,63 amap,7,13,14,59,73 amap,8,13,16,63,73amap,34,18,19,73,79 amap,30,17,18,79,44 amap,35,19,20,73,83 amap,36,17,20,44,83amap,15,6,7,39,63amap,16,7,8,39,58amap,4,6,5,63,71amap,5,5,8,58,71amap,27,10,11,71,83 amap,28,11,12,71,78 amap,26,9,10,83,40 amap,29,9,12,40,78!EX3.19 角支架的网格划分finish/clear/prep7blc4,,,150,50blc4,100,,50,-50cyl4,,25,25cyl4,125,-50,25aadd,allnumcmp,allcyl4,,25,10cyl4,125,-50,10 asel,s,,,2,3cm,a1cm,area asel,allasba,1,a1cm lcomb,1,6lfillt,1,2,20 asbl,4,6adele,1,,,1lfillt,3,4,20al,18,19,20 aadd,all numcmp,all!---------------------- wprota,,90 wpoff,,,-25 asbw,all wpoff,,,75 asbw,all wprota,,,90 asbw,all wpoff,,,125 asbw,all wpcsys,-1 wpoff,25 wprota,,,90 asbw,all kwpave,18 asbw,all kwpave,3 wprota,,90 asbw,all kwpave,21 wprota,,-45 asbw,8 wpcsys,-1!-------------------- et,1,plane82 mshape,0,2d mshkey,1 esize,6lesize,33,,,6 lesize,37,,,6 lesize,42,,,6amesh,3,5,2amap,6,9,10,4,23amap,7,9,12,1,23amesh,11,13,2amesh,1,9,8amesh,2,4,2amap,16,3,18,26,28amap,12,14,15,5,28amap,15,13,14,6,28lcomb,19,22lcomb,27,46amesh,10,14,4!========================= !EX3.20 大板小孔的网格划分A finish/clear/prep7a0=100blc4,,,a0,a0cyl4,,,a0/100asba,1,2csys,1k,50,a0/20k,51,a0/20,90l,50,51asbl,all,1wprota,,90,45asbw,allet,1,plane82mshape,0,2dmshkey,1lsel,s,loc,x,0,a0/20lesize,all,,,8lsel,alllesize,7,,,12,0.1lesize,8,,,12,0.1lesize,9,,,12,10amesh,allcsys,0arsym,x,allarsym,y,allnummrg,all!============================= !EX3.20 大板小孔的网格划分Bfinish/clear/prep7a0=100blc4,,,a0,a0cyl4,,,a0/100asba,1,2csys,1k,50,a0/20k,51,a0/20,90l,50,51asbl,all,1et,1,plane82mshape,0,2dmshkey,1lesize,5,,,8lesize,1,,,10lesize,4,,,8,5lesize,6,,,8,5amesh,1lesize,7,,,20,0.1lesize,8,,,20,0.1amap,2,50,51,2,4csys,0arsym,x,allarsym,y,allnummrg,all!EX3.21 Z形面网格划分及局部细分finish/clear/prep7blc4,,,15,10blc4,10,6,14,12aadd,allwprota,,-90wpoff,,,6asbw,allwpoff,,,4wprota,,,90wpoff,,,10asbw,allwpoff,,,5asbw,allwpcsys,-1et,1,82esize,2mshape,0,2dmshkey,1amesh,allkrefine,9,10,1,1,,off !不光滑处理（节点位置不变）aclear,allamesh,allkrefine,9,10,1,1,,smooth !光滑处理，节点位置可改变，但既有单元不删除aclear,allamesh,allkrefine,9,10,1,1 !光滑处理，可删除既有单元重细分，节点位置改变!EX3.22 分布小孔环形面的网格划分finish/clear/prep7r1=15r2=25r3=3n=8cyl4,,,r1,,r2,180/ncyl4,0.5*(r1+r2),,r3asba,1,2kl,2larc,6,8,4,0.5*(r1+r2)asbl,all,4lesize,4,,,4lesize,10,,,4lesize,6,,,8lesize,3,,,6lesize,8,,,4lesize,5,,,8lesize,9,,,4lesize,7,,,4et,1,plane82mshape,0,2damap,2,6,7,4,8amap,1,5,6,8,1!lrefine,5,6,1,1,smootharsym,y,allcsys,1agen,n,all,,,,360/nnummrg,all!EX3.23 同心圆轴体的网格划分finish/clear/prep7cylind,50,0,100,150cylind,40,0,200,250cylind,30,0,100,250cylind,20,0,50,250cylind,10,0,0,250vptn,allwprota,,,90vsbw,allwprota,,90vsbw,allet,1,95csys,1lsel,s,length,,50lesize,all,,,5lsel,invelsel,u,radius,,10,50lesize,all,,,4n1=6n2=6n3=8n4=10n5=12lsel,r,loc,x,0,10lesize,all,,,n1,,1lsel,s,radius,,10lesize,all,,,n1lsel,s,radius,,20lsel,s,radius,,30lesize,all,,,n3lsel,s,radius,,40lesize,all,,,n4lsel,s,radius,,50lesize,all,,,n5allselmshape,0,3dmshkey,1vmesh,all!EX3.24A 圆柱与长方体组合模型的网格划分!采用六面体映射网格划分finish/clear/prep7a0=30h1=15h2=25r0=7blc4,,,a0/2,a0/2,h1cyl4,,,r0,,,90,h1+h2vptn,allaccat,4,6et,1,95esize,3mshape,0,3dmshkey,1vmesh,allasel,s,accaadele,alllsel,s,lccaldele,allallselvsymm,x,allvsymm,y,allnummrg,all!EX3.24B 圆柱与长方体组合模型的网格划分!采用过渡六面体映射网格划分finish/cleara0=30h1=15h2=25r0=7blc4,,,a0/2,a0/2,h1cyl4,,,r0,,,90,h1+h2vptn,alllsel,s,radius,,r0lsel,a,length,,r0lesize,all,,,6lsel,s,loc,z,0lsel,a,loc,z,h1lesize,all,,,7asel,s,loc,x,a0/2asel,a,loc,y,a0/2accat,allallselet,1,95esize,3mshape,0,3dmshkey,1vmesh,allasel,s,accaadele,alllsel,s,lccaldele,allallselvsymm,x,allvsymm,y,allnummrg,all!EX3.25-任意圈数圆柱形螺旋弹簧的扫略网格划分FINISH/CLEAR/PREP7!1.定义弹簧参数（同上）D=4C=8DZ=C*DT=DZ/6N=4.7*IF,T,LT,D,THEN*ENDIFTKPD=90!2.创建全部螺旋线CSYS,1TDEG=N*360TDEG1=MOD(TDEG,TKPD) N0=(TDEG-TDEG1)/TKPD+1 *AFUN,DEG*DO,I,1,N0CTA=(I-1)*TKPDZ=T/360*CTAK,I,DZ/2,CTA,Z*ENDDO*IF,TDEG1,LT,1.0E-2,THEN *ELSEN0=N0+1CTA=CTA+TDEG1Z=T/360*CTAK,N0,DZ/2,CTA,Z*ENDIF*DO,I,1,N0-1L,I,I+1*ENDDOCM,L1,LINE!3.在螺旋线端部创建簧丝截面CSYS,0WPOFF,DZ/2 WPROTA,,90CYL4,,,D/2wprota,,90asbw,allwprota,,,90asbw,allcm,a1cm,areaVDRAG,a1cm,,,,,,L1et,1,mesh200,7et,2,solid95cmsel,s,a1cmlsla,slesize,all,,,6amesh,allallselesize,d/2vsweep,all!EX3.26 具坑缺陷圆柱的网格划分finish/clear/prep7l0=50r0=10r1=5r2=1h0=5et,1,solid45cyl4,,,r0,,,,l0wpave,0,r0,l0/2wprota,,90con4,,,r1,r2,h0vsbv,1,2wprota,,90vsbw,allwpoff,,,r1+3vsbw,allwpoff,,,-2*(r1+3)vsbw,allwprota,,,90vsbw,allwpoff,,,r1+1vsbw,allwpoff,,,-2*(r1+1)vsbw,allwpcsys,-1wprota,,90vsbw,allwpoff,,,-r1vsbw,allwpoff,,,2*r1vsbw,allwpcsys,-1numcmp,allksel,s,loc,z,l0/2ksel,r,loc,x,0ksel,u,loc,y,0*get,kp1,kp,0,num,min kp2=kpnext(kp1) ksel,s,loc,z,l0/2+r2*get,kp3,kp,0,num,min allselk,1000,,-r0,l0/2+5l,kp3,1000asel,none*get,l1,line,0,num,max arotat,l1,,,,,,kp1,kp2 cm,a1cm,areaallselvsba,all,a1cm!vsel,s,loc,z,17,33!vsel,r,loc,x,-6,6!aslv,s!aplotaccat,128,61accat,160,138 accat,224,202 accat,183,35accat,31,134accat,151,164 accat,215,231 accat,82,195accat,130,5accat,162,145 accat,229,209 accat,192,89accat,12,123accat,117,155 accat,109,219 accat,14,178mshape,0,3d mshkey,1esize,1vmesh,all!EX3.27长方体开圆柱槽的网格划分finish/clear/prep7blc5,,,20,10,30wpoff,,5,5cyl4,,,8,,,,10wpoff,,,10cyl4,,,4,,,,12vsel,s,,,2,3cm,v1cm,voluallselwpcsys,-1vsbv,1,v1cmvoffst,15,5voffst,16,3voffst,17,15vptn,allwprota,,,90vsbw,allwpcsys,-1wpoff,,,5vsbw,allwpoff,,,10vsbw,allwpoff,,,12vsbw,allet,1,mesh200,7esize,2mshape,0,2dmshkey,1asel,s,loc,z,30lccat,6,74lccat,8,68amesh,allasel,s,loc,z,0lccat,3,73lccat,1,67amesh,allallselet,2,solid95mshape,0,3dmshkey,1vsweep,all!ex4.1累加节点自由度约束值finish/clear/prep7et,1,beam3k,1k,2,10l,1,2esize,1lmesh,alld,1,ux,1e-2,,,,uyd,1,rotzd,2,alldlistnsel,s,d,u,0,0.1dofsel,s,uydscale,2.5dlistdofsel,alldcum,addd,1,ux,2e-2dlistdcum,ignod,2,uy,1.0dlist!ex4.2 对线施加约束并转换finish/clear/prep7et,1,95blc4,,,10,10,10dl,7,,ux,0.1dl,5,,alldl,11,6,symmdl,10,6,asymdl,6,,symmdllistesize,2vmesh,alldtrandlist!ex4.3 施加集中荷载与节点坐标系finish/clear/prep7et,1,beam4k,1k,2,5k,3,10l,1,2l,2,3local,12,0,,,,90nrotat,alldk,1,allfk,2,fy,-1000esize,1lmesh,allnrotat,alllplotfk,3,fy,1000f,6,fx,-1000sbctraneplot!ex4.4a 3d单元sf加载示例finish/clear/prep7et,1,95blc4,,,10,10,20esize,,4vmesh,allasel,s,loc,y,10sf,all,pres,1000asel,s,loc,z,20nsla,s,1sf,all,pres,1000!ex4.4b 2d单元sf加载示例finish/clear/prep7et,1,82blc4,,,100,200blc4,30,60,40,80asba,1,2wprota,,-90wpoff,,,60asbw,allwpoff,,,80asbw,allwprota,,,90wpoff,,,30asbw,allwpoff,,,40asbw,allwpcsys,-1esize,5amesh,all/psf,pres,norm,2sf,all,pres,100sfdele,all,presnsel,s,loc,x,0sf,all,pres,100nsel,s,loc,x,15,20esln,s,1nsel,r,loc,x,15sf,all,pres,110nsel,s,loc,x,40,60nsel,r,loc,y,10,30esln,s,1sf,all,pres,100lsel,s,loc,x,100nsll,s,1esln,snsel,s,loc,x,95sf,all,pres,-100eplot!ex4.5 节点号及其荷载函数finish/clear/prep7et,1,45blc4,,,10,10,20esize,5vmesh,all*dim,mypres,,100*do,i,1,100mypres(i)=i*10.0*enddosffun,pres,mypres(1)nsel,s,loc,y,10sf,all,pres,10sflist*do,i,1,100mypres(i)=i*50.0*enddonsel,s,loc,z,20sf,all,pres,0allselsflist!ex4.6a 2d平面单元plane82 finish/clear/prep7et,1,82blc4,,,10,50esize,2amesh,allsfe,1,4,pres,,100,50sfe,6,4,pres,,200,40nsel,s,loc,x,10esln,ssfe,all,2,pres,,-100/psf,pres,norm,2,0,1eplot!ex4.6b 3d体单元solid95 finish/clear/prep7et,1,95blc4,,,10,10,30esize,5vmesh,all/psf,pres,norm,2,0,1sfe,22,3,pres,,100sfe,22,6,pres,,100,110,120,130 sfelist!ex4.6c 3d壳单元shell63 finish/clear/prep7et,1,63wprota,,90blc4,,,10,10esize,5amesh,all/psf,pres,norm,2,0,1sfe,1,1,pres,,100sfe,1,3,pres,,100sfe,1,6,pres,,100sfe,4,1,pres,,100,110,120,130!ex4.7 在梁单元上施加荷载finish/clear/prep7et,1,beam3k,1k,2,10l,1,2esize,,10lmesh,all/pnum,elem,1sfbeam,3,1,pres,50,100 sfbeam,5,1,pres,100 sfbeam,7,1,pres,50,100,,,0.2,0.1sfbeam,9,1,pres,100,,,,0.4,-1sfbeam,3,2,pres,50,100,,,0.2,0.1!ex4.8a 在线上施加面荷载finish/clear/prep7et,1,82blc4,,,10,30esize,5amesh,all/psf,pres,norm,2sfl,4,pres,10,60sfl,2,pres,60sftraneplot!ex4.8b 在线上施加面荷载finish/clear/prep7et,1,shell63wprota,,90blc4,,,10,30esize,5amesh,allsfl,3,pres,100sftraneplot!ex4.9 利用荷载梯度在直角坐标系下的施加方法finish/clear/prep7et,1,82blc4,,,10,60esize,2amesh,all/psf,pres,norm,2sfgrad,pres,,y,0,-5nsel,s,loc,x,0nsel,r,loc,y,0,40sf,all,pres,600sfgrad,pres,,y,30,-20nsel,s,loc,x,10sf,all,pres,0allseleplot!ex4.10利用荷载梯度在柱坐标系下的施加方法finish/clear/prep7csys,1k,1,10,-90k,2,10,90k,3,10,90,30l,1,2l,2,3adrag,1,,,,,,2ldele,2,,,1numcmp,allet,1,63esize,2amesh,allsfgrad,pres,1,y,-90,1sfa,all,2,pres,400sftran!可考察下述命令及其施加方法!①!sfgrad,pres,1,y,270,1sfa,all,2,pres,400sftran!②!local,12,1cscir,12,1sfgrad,pres,12,y,270,1sfa,all,2,pres,400sftran!ex4.11 ldread命令的示例finish/clear/filname,ldtest1/prep7et,1,plane82mp,ex,1,2.1e5mp,prxy,1,0.3blc4,,,10,40esize,2amesh,alld,all,allsfl,3,pres,100/solusolve/post1prrsolfinish/filename,ldtest2/solulsclear,allnsel,s,loc,y,0d,all,allallselldread,reac,,,,,ldtest1,rst solve/post1plnsol,s,y!ex4.12 初应力荷载finish/clear/filname,colu1/prep7et,1,plane82mp,ex,1,2e5mp,nuxy,1,0.3blc4,,,1,10esize,2amesh,allnsel,s,loc,y,0d,all,uyd,1,uxnsel,s,loc,y,10sf,all,pres,-10。
基于ANSYS的汽车起重机起重臂参数化设计研究
摘 要 ：提取 并 确定 了汽 车起 重机起 重臂 的特 征 参数 及其 分析 工况 ；利 用有 限元 分析 软件 Ａ ＹＳ ＮＳ ，建 立 了
汽 车 起 重 机 起 重 臂 结 构 的 有 限 元 分 析 模 型 ，求 解 获 得 起 重 臂 结 构 的 应 力 分 布 云 图 ；基 于 Ａ ＹＳ的 ＮＳ
但这 种校 核方 法与 实际 情况 相差 甚 多 ，不 能 达到 较好 的 Ｊ
分析效果 。同时起重臂结构在工作 中所受 的载荷 非常 Ｉ
基于ANSYS的大型泵车臂架有限元分析
基于I P!U!的大型泵车臂架有限元分析史先信，郑永生，徐怀玉，冯!敏，张鹏程（徐工集团!徐州重型机械有限公司，江苏徐州**3++.）!摘要"!以.H P泵车臂架为研究对象#以C(!&!分析软件为工具#对其强度和刚度进行有限元分析#全面分析布料杆在最危险作业工况下的应力分布情况$变形情况和固有频率分布范围#形成基于C(!&!软件平台的泵车臂架计算分析方法#为大型泵车臂架的优化设计和改进提供了有力的支撑% !关键词"!混凝土泵车&臂架&有限元!中图分类号"1"/./!!!文献标识码"5!!!文章编号"3++3600.7#*++,$+.6++G,N+.V-’-"++0+,+’")’)0%(-(&’"=+D&&,&*".#2O,&#’"+$2&’2.+"+C#,C D)(+$&’I P!U!!2’7=D>6\=>#b2%()&:>B6]9A>B#7"2;D=6L;#e%()M=>#b2C()E A>B6a9A>B!!混凝土泵车主要由底盘$混凝土泵和臂架系统组成%其中#臂架是泵车最主要的关键部件之一#其安全性$可靠性和先进性是决定泵车核心竞争力的关键%根据国家标准及法规的限制#混凝土泵车整机运输高度不能超过.+++P P#宽度不能超过*0++P P#空间布局有限%另外#泵车作业工况始终处于动载作用下#臂架结构各部件间还存在着耦合作用#易因疲劳破坏出现局部变形$开裂等问题%因此#对臂架结构进行优化及提高可靠性的研究和攻关具有重要意义%以往对于泵车臂架这样的复杂结构#多是采用解析法把各节臂换算成等强度和刚度的杆件#用梁单元或杆单元进行计算%由于模型简化过于简单#计算结果无法真实地反映实物各关键部位的受力变化情况’3(%本文以.H P泵车臂架为研究对象#充分利用有限元多种单元类型的特点#对臂架实现了系统建模#得到了臂架静态计算的变形与应力#以及系统耦合后的各阶固有频率和振型#为臂架结构优化及其可靠性的提升奠定了理论与实践数据相统一的基础%3臂架所受载荷的确定对于静强度分析#传统观点认为#臂架水平全伸时的工况是最危险工况’*N.(#但是对于某些部件#从经验就可以判断最大应力发生在其它作业工况%为了更好地了解臂架的整体应力分布情况#对其各个作业工况都进行有限元计算是非常必要的%对于模态分析#为了得到臂架固有频率的分布范围#完整地掌握臂架的振动特性#也需要把各个工作工况的固有频率和振型都计算出来%因为泵车臂架在作业过程中一直受冲击载荷作用#其空间的位置及各节臂展开情况时刻在变化%冲击载荷引起的臂架振动#对结构产生的影响需要加以关注%作用在臂架上的载荷分为基本载荷和附加载荷#基本载荷是始终或经常作用在泵车臂架结构上的载荷#包括自重载荷$工作载荷和惯性力&附加载荷是泵车在正常工作状态下#结构件所受的非经常性作用的载荷#包括端部侧向牵引力$风载荷和坡度载荷!本文暂不考虑坡度载荷"%对于不同的载荷#在计算过程中需要乘上不同的载荷系数%本文选取最危险作业工况所受载荷作为计算载荷#即臂架自重h4‘V混凝土重量h4V风载V回转惯性力V端部侧向牵引力其中#4‘为自重动载荷系数&4为振动载荷系数%7有限元模型与计算7>3物理建模臂架结构模型由0节臂$0个变幅油缸$.组!收稿日期""##%&!"&#%!通讯地址"郑永生，徐州市铜山路3/0号徐州重型机械有限公司泵车研究所设计计算[%!’)(g I C 8I "8C 1’?(四连杆机构#上车输送管及输送管支架等部分组成$基本臂后铰点与转台相连%臂架通过变幅油缸的伸缩运动和四连杆机构来实现其在作业范围内的工作$通过采用E W :&%进行实体建模%再用前处理软件2L c A W M A ]9进行中面提取和几何处理%划分网格$在模型处理时%将模型分为0个不同的部分%分别代表各节臂!包括相应的输送管及输送管支架"$采用C (!&!的C E [8工具分别将各个部分依次读入C (!&!%程序根据要求的臂架展开情况将各个部分自动组装%然后根据臂架上的铰点位置确定油缸及连杆机构的位置$对输送管支架#油缸#输送管及连杆均进行了简化处理%臂架上的小构件如销钉等%由于不是主要承载结构并且质量很小%在有限元模型中简略%以最大程度地提高计算效率$由于铰点轴孔的周围是应力敏感部位%其有限元尽量采用四边形!或六面体"%单元越接近正方形!或正六面体"质量越好’其余部位可适量采用三角形作为过渡单元$整个模型共划分H G H .3个网格%各节臂网格划分情况见表3$表3各节臂网格数量部件名一节臂二节臂三节臂四节臂五节臂四边形网格数量3,G 333G 4H 43/G H 03H /4H 304*.二维网格数量3,+3,/3*+*343+/7>7材料模型臂架结构主要采用优质的进口@%8[?7G ++%板材%该材料具有良好的韧性#焊接性能及冷加工性%综合力学性能较好$在计算过程中%定义其密度为G -H 0h 3+N /R B&P P 4%弹性模量为*++)E D %泊松比为+-4$7>8单元的选择*-4-3臂架对于0节臂板单元%采用!9A <<3H 3壳单元$!9A <<3H 3是C (!&!中有限应变壳单元%它是.节点且每节点具有/自由度壳单元%适于薄板和中等厚度壳结构线性#大变形#非线性计算分析%在计算中设置其厚度方向的积分点数为4个$对于臂架间连接铰点的销轴%有限元模型中将其简化为5A D P 3H H 梁单元$5A D P 3H H 梁单元由*节点组成%每节点具有/个自由度%可以定义任意形状的截面$轴与轴承之间力的传递通过8=>R 3H +杆单元实现$8=>R 3H +是C (!&!中三维线性杆单元%由*节点组成%每个节点具有4自由度!沿4个坐标轴平动"$图3臂架有限元模型这种简化方法%可以简单模拟轴对轴承的作用%保证有限元模型中力传递的正确性$但是由于轴对轴承的作用是复杂的非线性接触问题%其局部应力需利用非线性分析才能得到%这里不作赘述$*-4-*变幅油缸模型中油缸相当于3个二力杆%采用8=>R 3H +杆单元%其截面积为杠杆截面积$考虑到油缸的长度随臂架的转动而变化%为保证油缸质量不变%模型中将油缸的密度进行了等效处理$*-4-4输送管采用E =c A 3/管单元%E =c A 3/管单元是C (6!&!中具有拉#压#扭#弯的管单元%由*节点组成%每节点具有/自由度!4平动#4转动"$该单元还可以直接定义管内流体的密度%可以很方便地施加混凝土重力$*-4-.连杆根据其受力特点%对于只受拉压的连杆采用8=>R 3H +杆单元%而对于受弯曲和剪力的连杆采用5A D P 3H H 梁$连杆内部的应力分布需另行计算$*-4-0输送管支架采用5A D P 3H H 梁单元#7>9边界条件泵车臂架虽然在工作过程中空间姿态常常变化$但其边界条件比较稳定$主要是一节臂及变幅油缸与转台相连接处铰点的约束#约束分别施加在用于模拟铰点处轴的梁单元节点上和模拟油缸的端部节点上$均约束其4个平动自由度#7>A !载荷的施加结构的自重载荷及动载荷通过施加重力场及调节各部件的密度来实现$终端软管的重量及端部侧向牵引力通过施加集中载荷来实现#风载通过施加压力载荷实现$根据有关文献定义为*0+E D #惯性力通过施加一个整体角加速度来实现#7>:计算分析过程与结果由于臂架作空间运动$受力复杂#如果0节臂以每节臂3+S 为增量定义为一个工况$将有*..+4/+个组合工况#由于工况较多$计算时间过长$对计算机硬件要求非常高#本文主要以每节臂.0S 为增量来计算其中的*G ++个工况#对于每3+S或更小单位为增量的工况可以命令流形式给出$然后采用[?!命令和C (!&!中的二次开发语言$通过编译程序%调用C (!&!数据库%参数循环等自动组装模型$自动组合工况$自动提取结果#*-/-3静力计算结果程序自动计算$提取各个计算工况下泵车臂架最大应力情况#然后可以从中找出危险工况$并进行具体计算$得到结构整体的应力%变形情况#臂架最大应力为$:>NM =]A ]应力!第.强度理论"$采用全模式方式$提取每个单元上%中%下4个面各节点应力$取最大值作为输出值#-W .d3*&!-3N -*"*V !-*N -4"*V !-4N -3"*#’其中$-3%-*%-4为4个主应力#各节臂最大应力情况见各节臂$:>NM =]A ]应力云图!图*N G "#!3"3节臂后铰点与变幅油缸的两端铰点形成三角形稳定结构$往前则是悬臂梁$其余各节臂类似#梁的前端各板应力普遍偏小$这是由于这些区域的力大部分是由邻近油缸和与油缸相连的连杆所承担$因此这些区域的板有进一步优化空间#图7!3节臂板应力云图图8!3节臂板局部应力放大云图图9!7节臂板应力云图!*"各节臂在油缸开口板附近区域的应力普遍偏大$这是由于盖板的开口导致扭转刚度的变小$在弯曲和扭转的作用下$必然使得M ’!%!应力偏大#图A!8节臂板应力云图图:!9节臂板应力云图图T!A节臂板应力云图!4"各节臂翼缘外伸过大#会导致翼缘上应力过大#尤其是在臂节弯折处#这是由于翼缘外伸过大#导致该处的力大部分由翼缘承担$*-/-*模态分析结果程序自动计算了泵车在载荷组合3和载荷组合*下的前/阶频率见图H N34$图Q第一阶振动图图;第二阶振动图图3N第三阶振动图图33第四阶振动图图37第五阶振动图图38第六阶振动图!下转第Q:页"几何学等国外先进的工业设计手段#应在以下两个层面加强工作$一是在企业内部建立独立的工业设计团队%该团队依据企业规模可大可小#但其主要成员必须具备较高水平的设计学知识背景#而不应由工程技术知识背景的人员担任%许多国内企业成立的设计部门都是由工程师组成#产品外观设计其实还是由从事结构设计工作的人员来承担#即便有新的设计学知识背景的人员加入#由于没有集中管理形成团队#因而也很难发挥作用%高水平的产品设计必须是工程师与工业设计师通力合作的结晶#欠缺任何一方的加入都不可能完成%二是企业应当加强与高水平的设计机构&科研院所交流合作%专业的设计机构与科研院所代表最前沿的设计思想与设计方法#有能力为企业拓宽视野&创造机会#也可以为企业设计团队的建设提供很好的发展平台%当然#一切外部力量都不能取代企业自身的原动力#我国工程机械企业要在工业设计领域有所突破#最终还是需要依靠自己培养起来的设计队伍%企业自身的设计团队熟悉企业实际#能够从企业角度出发考虑问题#同时作为具有工业设计思想的职业设计师#他们又可以在外部合作交流中更好地为企业引进吸收先进的工业设计方法#保持企业内部产品创新设计的持久活力%工业设计是一门非常理性的科学#在工业设计的体系中#设计几何学只是其中一种手段#工业设计的目标也不仅仅局限于产品外观造型设计#而是着眼于规划价值更丰富的产品和企业%希望本文对我国工程机械设计者从科学理性的工业设计角度分析国外优秀企业的产品与设计思想有所助益#进而推动我国民族工程机械行业诞生更多真正具备国际竞争力的企业#设计出真正代表中国的工程机械产品%!参考文献"’3(金伯利)伊拉姆-设计几何学***关于比例与构成的研究’M (-北京$中国水利水电出版社#知识产权出版社#*++4-’*()L :W B L [:a U =-19AE :K A W:f8=P =Q ]$E W :c:W Q =:>D <2D W 6P :>=A ]=>(D Q ;W A -5:]Q :>$!9D P J D <D E ;J <=a D Q =:>]#’>a -#3,H 3-’4(2)%)亨特利-完美的比例$一项关于数学美的研究’M (-纽约$多佛出版有限公司#3,,*-’.(莱昂纳多)达芬奇-图解各种比例’M (-纽约$多佛出版有限公司#3,H +-"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""#上接第Q 7页$从模态分析的结果来看#对于大型泵车的长臂架结构#臂架上某一点的振动是结构整体模态振动与局部振动的叠加#仅仅考虑臂架静载作用对结构整体的低频模态振动或混凝土冲击载荷对结构整体的高频模态振动进行分析#往往与其实际作业工况不符#在设计阶段必须规避混叠现象的发生%8结束语泵车臂架是泵车设计和制造的关键#臂架结构的合理与否将直接影响整车的工作性能和作业稳定性%从计算过程来看#采用有限元自动计算分析方法与手工计算相比#由于可同步计算全部工况而大大节省了时间+同时#仿真模型可以更好地实时展现泵车各节臂工作状态#全面掌握臂架在危险作业工况下的应力分布情况&变形情况和固有频率分布范围#形成系统地基于C (!&!软件平台的泵车臂架计算方法#为泵车系列产品臂架的优化和改进设计提供有力的支撑%!参考文献"’3(郭立新#张国忠#郭咏梅-混凝土泵车布料机构系统有限元建模及其动态分析’X (-建筑机械-3,,,#!3*"$./N .H -’*(闫丽娟#冯敏#徐怀玉-254G 型布料杆的有限元计算与分析’X (-工程机械#*++0#!3"$4+N 4*-’4(张艳伟#佟力#孙国正-基于C (!&!的混凝土泵车臂架结构分析研究’X (-武汉理工大学学报#*++.#*H !."$04/N 04,-’.(张国忠#戚靖洋-混凝土泵车布料机构水平工况的动态分析’X (-振动与冲击#3,,,#3H !4"$G G N H +-。
ANSYS实验分析报告
分析报告实例一和实例二建模过程遵从ansys的基本建模步骤：（1）建立有限元模型在ANSYS中建立有限元模型的过程大致可分为以下3个主要步骤：①建立或导入几何模型②定义材料属性③划分网格建立有限元模型（2）施加载荷并求解在ANSYS中施加载荷及求解的过程大致可以分为以下3个主要步骤：①定义约束②施加载荷③设置分析选项并求解（3）查看分析结果在ANSYS中查看分析结果的过程大致可以分为以下2个主要步骤：①查看分析结果②检验分析结果（验证结果是否正确）实例分析一：例一所要分析的问题是平面带孔平板在均布载荷作用下板内的应力情况分布。
实例类型为ANSYS结构分析，分析类型为线性静力分析。
通过在ansys中基本的实体建模操作，布尔运算和网格细化，施加均布载荷，到最后的求解，方可得到显示变形后形状和应力等值线图、单元信息列表等等结果。
下面查看分析结果，对于静力分析主要是模型位移及等效应力等值线图或者节点结果数据列表。
模型变形图如下所示：最大变形量图如下所示：等效应力等值线图如下所示：列表显示位移结果数据如下所示：列表显示节点应力值如下所示：实例分析二：例二所要分析的问题是大坝在约束和载荷作用下的应力，应变情况。
实例类型为ANSYS结构分析，分析类型为线性静力分析。
通过在ansys中基本的实体建模操作，网格划分，施加载荷，到最后的求解，方可得到显示变形后形状和应力等值线图等结果。
下面查看分析结果，对于静力分析主要是模型位移及等效应力等值线图或者节点结果数据列表。
模型变形图如下所示：最大变形量图如下所示：等效应力等值线图如下所示：列表显示位移结果数据如下所示：列表显示节点应力值如下所示：以下是两个结构的*.log文件：Plane：/BATCH/COM,ANSYS RELEASE 12.0.1UP20090415 17:04:30 03/24/2011 /CWD,'E:\Ansys.work\3-24-plane'/TITLE,plane/REPLOT!*/NOPR/PMETH,OFF,0KEYW,PR_SET,1KEYW,PR_STRUC,1KEYW,PR_FLUID,0KEYW,PR_MULTI,0/GO!*/COM,/COM,Preferences for GUI filteringhave been set to display:/COM, Structural!*/PREP7!*ET,1,PLANE82!*KEYOPT,1,3,3KEYOPT,1,5,0KEYOPT,1,6,0!*!*MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,2e5MPDATA,PRXY,1,,0.3!*R,1,20,!*SAVEFINISH/SOLFINISH/PREP7 BLC4,0,0,200,100CYL4,100,50,20 ASBA, 1, 2 SAVEAESIZE,ALL,20, TYPE, 1MAT, 1REAL, 1 ESYS, 0 SECNUM,!*MSHAPE,0,2DMSHKEY,0!*CM,_Y,AREAASEL, , , , 3 CM,_Y1,AREACHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y!*AMESH,_Y1!*CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2!*SAVEFINISH/SOL!*ANTYPE,0FLST,2,1,4,ORDE,1 FITEM,2,4!*/GODL,P51X, ,ALL,0FLST,2,1,4,ORDE,1 FITEM,2,2/GO!*SFL,P51X,PRES,-1,/STATUS,SOLUSOLVEFINISH/POST1PLDISP,0!*/EFACET,1PLNSOL, U,SUM, 0,1.0/RGB,INDEX,100,100,100, 0 /RGB,INDEX, 80, 80, 80,13 /RGB,INDEX, 60, 60, 60,14 /RGB,INDEX, 0, 0, 0,15/REPLOTFINISH! /EXIT,ALLDam：/BATCH/COM,ANSYS RELEASE 12.0.1UP20090415 20:54:59 03/24/2011 /TITLE,dam_fenxi!*/NOPR/PMETH,OFF,0KEYW,PR_SET,1KEYW,PR_STRUC,1KEYW,PR_FLUID,0KEYW,PR_MULTI,0/GO!*/COM,/COM,Preferences for GUI filteringhave been set to display:/COM, Structural!*/PREP7!*ET,1,PLANE42!*KEYOPT,1,1,0KEYOPT,1,2,0KEYOPT,1,3,2KEYOPT,1,5,0KEYOPT,1,6,0!*!* MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,2.1e11 MPDATA,PRXY,1,,0.3SAVEK,1,0,0,,K,2,1,0,,K,3,1,5,,K,4,0.45,5,,FLST,2,4,3FITEM,2,1FITEM,2,2FITEM,2,3FITEM,2,4A,P51XFLST,5,2,4,ORDE,2 FITEM,5,1FITEM,5,3CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_Y!*LESIZE,_Y1, , ,15, , , , ,1 !*FLST,5,2,4,ORDE,2 FITEM,5,2FITEM,5,4CM,_Y,LINELSEL, , , ,P51XCM,_Y1,LINECMSEL,,_Y!*LESIZE,_Y1, , ,20, , , , ,1!*TYPE, 1MAT, 1REAL,ESYS, 0SECNUM,!*MSHAPE,0,2DMSHKEY,1!*CM,_Y,AREAASEL, , , , 1CM,_Y1,AREACHKMSH,'AREA'CMSEL,S,_Y!*AMESH,_Y1!*CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2!*SAVE*DEL,_FNCNAME*DEL,_FNCMTID*DEL,_FNCCSYS*SET,_FNCNAME,'dam'*SET,_FNCCSYS,0! /INPUT,dam.func,,,1*DIM,%_FNCNAME%,TABLE,6,3,1,,,,%_FNCCSYS% !! Begin of equation: 1000*{X}*SET,%_FNCNAME%(0,0,1), 0.0, -999*SET,%_FNCNAME%(2,0,1), 0.0*SET,%_FNCNAME%(3,0,1), 0.0*SET,%_FNCNAME%(4,0,1), 0.0*SET,%_FNCNAME%(5,0,1), 0.0*SET,%_FNCNAME%(6,0,1), 0.0*SET,%_FNCNAME%(0,1,1), 1.0, -1, 0, 1000, 0, 0, 2*SET,%_FNCNAME%(0,2,1), 0.0, -2, 0, 1, -1, 3, 2 *SET,%_FNCNAME%(0,3,1), 0, 99, 0, 1, -2, 0, 0! End of equation: 1000*{X}!-->FINISH/SOLFLST,2,1,4,ORDE,1FITEM,2,4/GO!*!*SFL,P51X,PRES, %DAM%FLST,2,1,4,ORDE,1FITEM,2,1!*/GODL,P51X, ,ALL,0FLST,2,1,4,ORDE,1FITEM,2,2!*/GODL,P51X, ,ALL,0/STATUS,SOLUSOLVEFINISH/POST1PLDISP,1!*/EFACET,1PLNSOL, U,SUM, 0,1.0!*/EFACET,1PLNSOL, S,EQV, 0,1.0PLNSOL,S,EQV!*ANCNTR,10,0.5PLNSOL,U,SUM!*ANCNTR,10,0.5!*PRNSOL,U,COMPPRRSOL,FINISH! /EXIT,ALL。
基于ANSYS的起重机臂架应力分析
基于ANSYS的起重机臂架应力分析王德江;赵金国;杨德松;刘洪丹;李月琳【摘要】臂架作为起重机的一个关键组成部分,对其所能承受的载荷要求极为严格.因此,在起重机设计阶段,应对起重机臂架进行必要的受力分析.基于ANSYS针对起重机副臂最大仰角及最大起重力矩这两种最危险工况进行校核计算,结果表明该副臂应力条件满足板材许用要求.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】3页(P22-24)【关键词】起重机;副臂;有限元分析【作者】王德江;赵金国;杨德松;刘洪丹;李月琳【作者单位】烟台中集来福士海洋工程有限公司,烟台 264001;烟台中集来福士海洋工程有限公司,烟台 264001;烟台中集来福士海洋工程有限公司,烟台 264001;烟台中集来福士海洋工程有限公司,烟台 264001;烟台大学机电汽车工程学院,烟台264005【正文语种】中文我国已成为世界最大吨位起重机的最大出口国，但是在超大吨位起重机型发展上，仍然面临着非常严峻的竞争与挑战。
随着经济发展日渐加快，起重设备开始向专用化、自动化方向发展。
1900t/200t起重机是一种安装在海边陆地上的起重设备，主要用于平台桩腿吊装与合拢。
此起重机臂架系统主要由主臂（包括主臂架、主臂塔头）、主臂变幅、副臂、人字架（包括人字架压杆、人字架拉杆）以及副臂拉杆等结构组成，如图1所示。
副钩的起重量和起升高度需要进行改造，以满足后续的使用要求。
因此，要求根据方案图及性能参数对1900t/200t起重机主、副臂组合有限元校核计算。
图1 臂架系统组成1.副臂拉杆；2.主臂变幅；3.主臂起升绳；4.副臂架；5.人字架；6.主臂塔头；7.主臂架1 载荷状态理论分析载荷状态是起重机的一个重要参数，为了保证起重机在使用期间的安全，首先要确定其载荷。
对于变化Q复杂的实际载荷，只能用简单的理论计算并与仿真及试验相结合的方法来确定。
对于起重机副臂而言，需考虑的基本载荷有起升载荷、自重载荷、回转惯性载荷以及风载荷。
ANSYS分析塔式起重机吊臂步骤
ANSYS分析塔式起重机吊臂步骤塔式起重机吊臂是一种常见的起重机构。
它通常用于吊装重物，并且能够通过伸缩吊臂的长度来适应不同的工作条件。
利用ANSYS软件进行塔式起重机吊臂的分析可以帮助工程师了解吊臂结构的强度和刚度，并优化设计以满足设计要求。
下面是使用ANSYS软件进行塔式起重机吊臂分析的一般步骤：1.几何建模：首先，需要使用CAD软件或者ANSYS自带的几何建模工具创建塔式起重机吊臂的几何模型。
这个几何模型应该包括所有的主要结构组件，例如吊臂、支撑杆、立柱等。
2.材料定义和加载：在进行分析之前，需要对所使用的材料进行定义。
材料定义应包括材料的弹性模量、泊松比和密度等。
另外，还需要定义适当的加载条件，例如自重载荷、外部工况荷载等。
3.网格划分：对几何模型进行网格划分是进行分析的关键步骤。
足够准确的网格划分可以提供更精确的分析结果。
在划分网格之前，需要根据倾斜角度和吊臂的形状来确定合适的划分方式。
4.约束和边界条件：对于塔式起重机吊臂的分析，通常需要施加一些边界条件和约束。
例如，可以将塔座固定在地面上，使其不能发生任何位移。
此外，还可以施加其他约束条件来模拟实际工作条件。
5.应力分析：完成了网格划分和约束设置后，可以进行应力分析。
应力分析可以帮助工程师了解吊臂在不同工况下的应力分布情况。
可以通过绘制应力云图和边界应力图来可视化这些结果。
6.判断强度：针对应力分析的结果，可以对吊臂的强度进行评估。
可以检查吊臂是否满足强度设计要求，例如是否超过了材料的屈服强度或破坏强度。
7.刚度分析：除了强度外，刚度也是塔式起重机吊臂设计中的重要考虑因素。
可以通过刚度分析来评估吊臂在工作状态下的形变情况。
如果形变过大，可能会影响到起重机的操作性能。
8.优化设计：根据应力和刚度分析的结果，可以对塔式起重机吊臂的设计进行优化。
例如，可以增加材料厚度、增加支撑杆数量或改变结构形式等。
优化设计可以提高吊臂的强度和刚度，在满足设计要求的前提下减少结构重量。
120吨汽车吊加固方案计算书
计算说明一．作用和荷载作用在平台上的荷载和作用主要有以下几种： ① 汽车吊千斤顶支承反力73.6t （标准值）。
设计值为73.6*1.4=103.04t 。
② 平台自重2.0KN/m 2,设计值为1.2*2.0KN/m 2==2.4 KN/m 2=。
③ 施工荷载3.0KN/m 2,设计值为1.4*3.0KN/m 2==4.2 KN/m 2=。
④ 地震作用。
由于是临时架设设施，因此可以不考虑地震作用。
二．构件截面尺寸平台的主梁采用H400X200X12X20（Q235） 截面特性225120mm A =，4987.2mm E I x =，3618.7mm E w x =，4813.2mm E I y =，3606.1mm E w y =平台的柱采用钢管530/10（Q235）截面特性216328mm A =，4853.5mm E I x =，mm i x 9.183=符号说明：A －截面面积，x I －x 轴的惯性矩，y I －y 轴的惯性矩， x w －x 轴的抵抗矩，y w －y 轴的抵抗矩，x i －x 轴的回转半径三．截面校合平台主梁跨中最大弯矩m kN pl ql M ⋅=+=⨯+⨯=+=7955.7723.22431030838.194822最大剪力kN p ql V 10601030238.192=+⨯=+=强度计算：Mpa Mpa w M xx x2151121018.71079566<=⨯⨯==γσ满足要求。
Mpa Mpa th V 125116760121060000<=⨯==τ满足要求。
稳定性按下式计算：Mpa Mpa w M xB x215128876.0/112<===ϕσ满足要求局部稳定性 翼缘200/20=10〈15满足要求。
腹板760/12=63〈80满足要求。
位移=+=EIpl EI ql w 243845340.6<4.88[l/400]mm 满足要求平台柱计算按下式进行强度：Mpa Mpa A N 2157.661632810)4.591030(3<=⨯+==σ满足要求 稳定性：Mpa Mpa AN2156.80828.0/7.66<===ϕσ满足要求 局部稳定性 D/t 〈100满足要求符号说明：M －弯矩，q －均布荷载，l －梁的计算长度，p －集中荷载，V －剪力，σ－正应力，x M －x 轴的弯矩，x γ－x 轴的截面塑性发展系数，τ－剪应力，t －腹板的厚度，h －腹板的高度，B ϕ－梁的整体稳定系数，w －挠度，N －轴心压力，ϕ－轴心压杆稳定系数，D －钢管外部直径，t －钢管壁厚四．连接梁柱连接采用铰接。
塔机平衡臂有限元分析ansys课程设计
塔机平衡臂的动力学分析
塔机平衡臂的有限元模型建立 动力学方程的建立与求解 模态分析结果及解释 动力学分析在塔机设计中的应用与展望
塔机平衡臂有限元分析结果的 后处理
有限元分析结果的可视化
可视化内容：包括应力、应 变、位移等结果的可视化
可视化方法：采用ANSYS的 图形界面进行后处理，生成 云图、等值线图等
塔机平衡臂的模态分析结果：通过模态分析可以得到塔机平衡臂的固有频率和模态 振型，这些结果可用于优化塔机平衡臂的结构设计，提高其稳定性和安全性。
塔机平衡臂模态分析的意义：模态分析对于塔机平衡臂的结构设计具有重要意义，通过优 化塔机平衡臂的结构设计，可以提高其工作性能和安全性，减少振动和共振等不利影响。
塔机平衡臂有限元分析ANSYS 课程设计
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单击输入目录标题 塔机平衡臂有限元分析概述 塔机平衡臂模型的建立 塔机平衡臂的有限元分析 塔机平衡臂有限元分析结果的后处理 ANSYS软件操作实践
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塔机平衡臂有限元分析概述
有限元分析的基本概念
有限元分析是一 种数值分析方法， 通过将连续的物 理系统离散化为 有限个小的单元， 建立数学模型并 求解得到系统的
根据分析结果，优化塔机平衡臂的 材料选择和材料属性，以提高其承 载能力和耐久性。
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根据分析结果，优化塔机平衡臂的 尺寸和形状，以减小应力集中和疲 劳损伤。
根据分析结果，优化塔机平衡臂的 连接方式和连接强度，以确保其整 体稳定性和可靠性。
ANSYS软件操作实践
ANSYS软件的基本操作
标。
塔机平衡臂的有限元分析意义
提高塔机设计的可靠性和安全 性
优化塔机结构，降低制造成本
ANSYS分析塔式起重机吊臂步骤
第二章ANSYS分析塔式起重机吊臂步骤2.1 分析问题遇到要分析的问题时，通常要考虑该问题所在的学科领域、分析该问题所要达到的目标等分析方案。
需要考虑以下几点：1、分析领域塔式起重机吊臂的力学分析属于结构分析领域。
2、分析目标利用ANSYS，根据起重特性曲线，计算变幅小车在不同位置时吊臂的受力情况，及拉杆的力。
3、分析类型结构线性静力分析。
4、分析细节的考虑（1）ANSYS中没有定义单位，在应用时，可以采用国际单位制。
（2）在建立模型过程中，要考虑两个下弦杆的相对位置。
根据起重特性曲线，起重量沿臂端方向逐渐减小，因此由两个等边角钢焊接成的方管的横截面积也减小，同时要考虑到变幅小车在下弦杆上行走，故下弦的外廓面和上平面应在同一平面内。
建模时应用点和线，保证模型的连贯性，所以将整个吊臂变截面的下弦杆轴线放在同一水平线上，通过定义单元梁质心的相对位置来保证外廓面和上平面在同一平面内。
（3）变幅小车及吊重可以通过集中力的形式加载到下弦杆上。
（4）风载荷加到关键点上。
（5）吊臂自重通过惯性力施加。
由于吊臂上安装有其他设施，故总重比计算值偏大，这时需要增大密度，来模拟自重。
（6）划分网格时须注意，拉杆采用的LINK8单元只能承受拉力，所以分网时，一个单元只能分一段。
吊臂采用BEAM188单元，分网时可以划分2~3段。
（7）在臂节连接处，实际是使用销轴连接，在模型中进行耦合来模拟销轴连接。
2.2建立K25/20塔式起重机吊臂模型吊臂的模型结构比较简单，只要在笛卡儿坐标系中输入各个节点的位置，然后将每个点连成直线即可。
在建模前要对吊臂的形状有一个全面的了解，然后列出每个节点的坐标。
下面是K25/20塔式起重机吊臂节点位置。
1、节点编号及坐标位置（mm）：在定义的关键点中，吊臂每节后三个点和下一节前三个点的坐标相同，用来进行耦合处理。
点击Main menu >Preprocessor>Modeling>Create>Keypoint>In active CS进入Create keypoints in active coordinate system对话框。
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版本号：ANSYS9.0一臂架结构计算1 强度计算1.1 结构的有限元分析模型主要采用梁单元beam189，钢丝绳link8模拟为了建模及显示结果简单，水平放置臂架，不同幅度时，调整变幅拉点的位置，旋转对应钢丝绳方向，旋转重力加速度方向。
对下铰座和臂架头部做一些简化计算模型中采用的单位为：长度mm，时间为s，质量为Kg，力为N，应力MPa。
泊松比：0.3，杨氏模量：2.06×105 MPa，重力加速度：9.8 m/s2。
臂架结构型式见图1.1。
图1.1臂架模型见图1.2、图1.3。
图1.2图1.31.2计算载荷情况及工况1.2.1工况1 10.5m-120t此种工况时起重机在最小幅度下起吊最大吨位货物，起升、旋转机构同时工作，货物在臂架回转平面偏摆，II类风力。
计算载荷包括结构自重载荷，起升载荷，风力、旋转制动及其它因素产生的II类货物偏摆载荷，起升钢丝绳载荷，风载荷等。
受力简图见图1.4。
图1.4a ）结构自重载荷：结构自重在计算中以重力加速度方式考虑，加速度9.8中考虑扶梯平台等的附加重量，实际取值为：g ＝9.8×1.2＝11.76 m/s 2模型可分解为二个方向作用。
x 方向==θsin g g X 11.048 m/s 2 z 方向==θcos g g Z 4.030 m/s 2 式中θ——臂架倾角，︒=69.96θ b ）起升载荷：N 1364160t 2.139)-159.96cos(126176.1cos 12-=-=︒⨯⨯==βϕQ Q X N 497644t 78.50)-159.96sin(126176.1sin 12-=-=︒⨯⨯==βϕQ Q Z分两点（1、2点）作用于臂架头部。
式中2ϕ——起升动载系数，176.12=ϕ Q ——货物和吊具重量，t 126=Q1β——钢丝绳与臂架轴线夹角，︒=59.961-1β c ）货物偏摆载荷：N 129752t 24.136tan 126tan ==︒⨯==αQ Q Y分两点（1、2点）作用于臂架头部。
式中α——货物偏摆角，︒=6α d ）起升钢丝绳载荷N 579474t 13.59142.945cos 75.15176.14cos 422-=-=︒⨯⨯⨯=⋅=βϕS S X N 437472t 64.44142.945sin 75.15176.14cos 422==︒⨯⨯⨯=⋅=βϕS S Z分两点（3、4点）作用于臂架头部。
式中S ——单根钢丝绳拉力，t S 75.15=2β——钢丝绳与臂架轴线夹角，︒=142.9452βe ）约束情况：约束臂架下铰点（5、6点）的UX,UY,UZ ；约束钢丝绳在人字架处拉点（7、8点）UX ，UY ，UZ 。
1.2.2工况2 15.5m-120t与工况1计算方法类似，只是各角度有所不同，具体数值可见---臂架受力计算EXCEL 表。
1.2.3工况3 20m-50t与工况11计算方法类似，只是吊重和角度有所不同，具体数值可见---臂架受力计算EXCEL 表。
1.3 计算结果工况2时肢杆的应力最大 σmax=162.905 MPa 选用钢材为Q345-B ， 因7.073.0470345>==b s σσ， 式中：s σ——材料屈服极限；b σ——材料抗拉强度 故，许用应力[]5.25134.147035.03455.035.05.0=⨯+⨯=+=n b s σσσ MPan ——安全系数，n ＝1.34 故σmax≤[σ] 强度满足要求。
2 刚性计算 2.1 截面特性肢杆选用φ219×13（D 1＝219，δ1＝13）。
肢杆惯性矩：()[]=--==4114111264δπD DI I Z Y 44805469 mm 4肢杆截面面积：()[]=--=21121124δπD D A 8413.2mm 2肢杆回转半径：()=-+=211211241δD D i 73mm 缀条选用φ95×6（D 2＝95，δ2＝6）。
缀条惯性矩：22Z Y I I =＝1668593.3 mm 4 缀条截面面积：2A ＝1677.6 mm 2 缀条回转半径：2i ＝31.5 mm A-A 截面和B-B 截面，如图1.5图1.5A-A 截面特性： 各肢杆毛截面面积之和：==14A A A 33652.7 mm 2绕Y 轴惯性矩：=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+=12124A b I I Y YA5.14×109 mm 4绕Z 轴惯性矩：=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛+=12124A a I I Z ZA1.22×1011 mm 4绕Y 轴回转半径：==AYAYA A I r 390.9mm 绕Z 轴回转半径：==AZAZA A I r 1905.4 mm B-B 截面特性：各肢杆毛截面面积之和 A B (mm 2)： 33652.7 绕Y 轴惯性矩 I YB (mm 4)： 1.44×1010 绕Z 轴惯性矩 I ZB (mm 4)： 1.98×1010 绕Y 轴回转半径 r YB (mm)： 654.1 绕Z 轴回转半径 r ZB (mm)： 766.52.2 刚性验算2.2.1 臂架摆动平面（XOZ 平面，绕Y 轴）在摆动平面，可将臂架简化为简支结构。
计算长度l cY ：（港口起重运输机械设计手册898页）==l l Y Y cY 21μμ24970mm式中：l ——臂架长度，l ＝22700mmY 1μ——臂架摆动平面内由臂架支承方式决定的长度系数，=Y 1μ 1Y 2μ——臂架摆动平面内臂架的变截面长度系数，（港口起重运输机械设计手册730页表5-5-8.2）=-=l l l m 10.77；n ＝2；=YBYA I I0.357；；取=Y 2μ 1.1 折算长细比：（港口起重运输机械设计手册第723页）=+=YBY hY A A 2240λλ43.1 式中：Y λ——臂架对Y 轴的长细比，==YBcYY r l λ38.17 A 2Y ——构件横截面中垂直于Y 轴的平面内各斜缀条的毛截面面积之和，==222A A Y 3355.2mm 2[]150=<λλhY满足要求2.2.2 臂架回转平面（XOY 平面，绕Z 轴）在回转平面，可将臂架简化为悬臂构件。
计算长度l cZ ：（港口起重运输机械设计手册第900页）==l l Z Z Z cZ 321μμμ43339mm式中：Z 1μ——臂架回转平面内由臂架支承方式决定的长度系数，21=Z μZ 2μ——臂架回转平面内臂架的变截面长度系数，（港口起重运输机械设计手册第728页表5-5-8.2）m ＝0，n ＝2；=ZAZBI I 0.16，取=Z 2μ 1.29 Z 3μ——考虑变幅滑轮组和起升绳侧向约束作用的长度系数，在臂架仰角最大时，Z 3μ值最大，故可按下式确定，=⨯-=173372900013Z μ0.74折算长细比：（港口起重运输机械设计手册第723页）ZAZ hZ A A 2240+=λλ＝30.3 式中：Z λ——臂架对Z 轴的长细比，==ZAcZZ r l λ22.7 A 2Z ——构件横截面中垂直于Z 轴的平面内各斜缀条的毛截面面积之和，==222A A Z 3355.2mm 2[]150=<λλhZ刚度满足要求。
2.2.3 单肢刚性验算节间长细比：==111i l c λ21.8 式中：l c1——最长肢杆节间距，l c1＝1589mm=<hY λλ7.0130.17刚性满足。
2.2.4 缀条刚性验算节间长细比：==222i l c λ114.8 式中：l c2——最长缀条长度，l c2＝3616.8mm[]1502=<λλ刚性满足。
3 稳定性计算 3.1整体稳定性由强度计算结果知，工况2为臂架最恶劣工况，故稳定性计算仅对此工况进行。
由强度计算得知：a ） 臂架受最大轴力：N= 2772065Nb ） 臂架因轴力引起的应力分量为：MPa 3.92==x ANσ c ） 臂架因弯距引起的应力分量为：MPa 605.70=+=+z y ZZY Y W M W M σσ 臂架对Y 轴和对Z 轴的名义欧拉临界力为：N 368325971.437.336521006.225222=⨯⨯⨯==πλπhyEYEA N N 745249383.307.336521006.225222=⨯⨯⨯==πλπhZEZEA N由于EZ EY N N N N /,/均小于0.1，所以按下式校核整体稳定性：][σϕ≤++ZZY Y W M W M A N 按hY λ＝43.1查表，得轴压稳定系数ϕ=0.847，5.251][6.179605.70847.03.92=≤=+=++σϕZ Z Y Y W M W M A N MPa 故，稳定性满足。
3.2 单肢稳定性：按λ1=21.8查表，得φ=0.948===948.0905.162max ϕσσ171.8 MPa ＜[σ] 3.3 缀条稳定性：按λ2=114.8查表，得φ=0.357===349.0352.18max ϕσσ52.58 MPa ＜[σ] 应力最大的缀条长细比为：==222''i l c λ52 式中：l c2——应力最大的缀条长度，l c2’＝1639mm 按λ2’=52查表，得φ=0.791===791.0001.116max ϕσσ146.6 MPa ＜[σ] 稳定性满足。
附：稳定性手算由强度计算结果知，工况2为臂架最恶劣工况，故稳定性计算仅对此工况进行。
对臂架主要受力进行整体分析见图1.6：图1.6校核A-A 截面和C-C 截面，截面尺寸见图1.7：图1.7对于A-A 截面： 轴力：N= 2772065N X-Z 平面弯距：0=Y MX-Y 平面弯距：m N 2945370⋅=Z M 截面积=A 33652.7 mm 2绕Y 轴抗弯模量：=Y W 1.34E+07m 3绕Z 轴抗弯模量：=Z W 6.42E+07 m 3臂架对Y 轴和对Z 轴的名义欧拉临界力为：N 368325971.437.336521006.225222=⨯⨯⨯==πλπhyEY EA N N 745249383.307.336521006.225222=⨯⨯⨯==πλπhZEZ EA N 由于EZ EY N N N N /,/均小于0.1，所以按下式校核整体稳定性：][σϕ≤++ZZ Y Y W M W M A N 248.2MPa ][MPa 1.1431042.610294537007.33652847.0277206573=≤=⨯⨯++⨯=++σϕZ Z Y Y W M W M A N对于B-B 截面：轴力：N= 2772065NX-Z 平面弯距：m N 752745⋅=Y MX-Y 平面弯距：m N 999090⋅=Z M截面积=A 33652.7 mm 2绕Y 轴抗弯模量：=Y W 2.22E+07m 3绕Z 轴抗弯模量：=Z W 3.65E+07 m 3 MPa 2.248][MPa 5.1581065.3109990901022.2107527457.33652847.027*******73=≤=⨯⨯+⨯⨯+⨯=++σϕZ Z Y Y W M W M A N 故，稳定性满足。