吊耳局部有限元建模技术分析

利用Solidworks有限元分析软件验证设计的吊耳与钢支墩

利用Solidworks有限元分析软件分析和验证钢支墩与吊耳-------张正春摘要：本文主要描述利用Solidworks Simulation有限元分析软件对大型设备吊装使用的吊耳、钢支墩在静状态下因受力发生的变形（位移的变化）和安全系数进行分析，以验证设计的吊耳、钢支墩满足使用要求，确保大型设备吊装和临时放置的质量和安全。

关键词：Solidworks有限元吊耳钢支墩吊耳是吊装工程内的重要控制点，吊耳的设计质量直接影响吊装的结果；目前，在吊耳设计、计算时，往往只能对吊耳的强度进行理论的校核计算，对计算的结果需要第三方进行验证和分析；Solidworks Simiulation有限元分析插件可对吊耳进行有限元分析，以验证设计的吊耳能否承受设计的载荷值，因受力发生的变形量是否满足要求、强度是否与设计计算结果相符，从而提高吊装的质量和安全性。

钢支墩是工程项目常用的设备临时支撑平台，在进行钢支墩的设计、计算时，需考虑整体的安全性和稳定性要求；往往通过力学知识只能对钢支墩的零部件进行强度分析，很难计算钢支墩整体在承受设计载荷时，发生的变形量和整体稳定性，利用Solidworks Simulation有限元分析插件对钢支墩整体建模，进行载荷受力分析，以验证钢支墩在设计载荷值作用下，发生的变形量是否满足要求、强度是否与设计计算结果相符，从而提高钢支墩在工程中使用的安全性、可靠性。

1.项目案例概况浙江嘉兴石化PTA料仓安装项目需安装四台同型号、规格的料仓，料仓分为锥体、筒体和拱顶三部分，料仓吊装前，混凝土结构已浇筑，锥体部分位于混凝土结构框架内，锥体的尺寸为Φ2300mm/15000mm×15330mm，整体重量约为61.90t；筒体与锥体焊接，尺寸为Φ15000mm×18500mm；拱顶位于筒体正上方，尺寸为Φ15000mm/2000mm×2160mm，重量约为60t；如下图1所示。

基于ABAQUS软件的大吨位钢箱梁施工吊耳的有限元分析

工程设计
基于ＡＢＡＱＵＳ软件的大吨位钢箱梁施工吊耳的有限元分析
刘玉责徐书华汪雪风谢志龙陈韬
（中建钢构有限公司华东大区，江苏靖江２１４５３２）
摘要：大吨位钢箱梁在施工的过程中可靠性和安全性的保证与吊耳的结构形式有着直接的关系，在吊耳的设计过程中，吊耳的强度和焊缝强度是最主要的影响因素；吊耳板孔的撕裂及吊耳与钢箱梁表面焊接强度不够很容易
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓａｆｅｔｙｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌｉｆｔｉｎｇｌａｒｇｅ — ｔｏｎｎａｇｅｓｔｅｅｌｂｏｘｇｉｒｄｅｒｈａｖｅａｄｉｒｅｃｔ
ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｌｕｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｉｅｌｄａｒｅｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｒｅ

基于ABAQUS软件的海上升压站吊耳结构强度有限元分析

交通科技与管理21智慧交通与信息技术基于ABAQUS软件的海上升压站吊耳结构强度有限元分析马晟翔（中交上海港湾工程设计研究院有限公司,上海 200032）摘　要：现有某一海上风电工程对海上升压站进行吊装施工。

为保证吊装的安全，吊耳强度和焊缝强度是吊装工艺成功的最主要影响因素。

而吊耳的受力比较复杂，借助ABAQUS有限元软件对吊耳结构进行强度校核；并对比双层吊耳和单层吊耳的受力情况。

结果表明：有限元分析能与理论计算结果较吻合，验证有限元方法的有效性；并且改良后的双层吊耳能更好的承担吊装任务。

关键词：升压站；吊耳；强度分析；数值模拟0　前言全球经济快速的发展，传统能源已经不能满足人类的发展需求。

并且由于使用煤炭、石油等一次性能源造成的环境污染已经危害到人类的生存，寻找一种清洁能源来改善能源需求状况的任务迫在眉睫。

据估算，全世界风能总量约1 300亿千瓦，其中可利用的风能为200亿千瓦，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，高达每年53万亿千瓦时，而风能作为一种可持续清洁能源，可以有效的缓解能源危机与环境污染等问题，是未来主要能源的发展趋势。

另外相比于传统陆上风力发电的问题，近海风力发电具有风速平稳、发电功率高，装机容量大、土地占用率低、污染小、可以大规模开发等优势，更加具有发展潜力。

虽然海上风电起步较晚，但近些年来在世界各地得到重视，发展迅速。

全球海上风力发电的主要市场在欧洲，大约占有市场规模84%以上。

截至2018年年底，欧洲的海上风电装机量达到1 600万千瓦。

其中，英国是全球海上风电的第一大国，英国海上风电装机总量超过700万千瓦位居世界第一，装机容量占全球海上风电总装机容量的近36%。

除此之外，主要风电市场还有德国、丹麦、瑞典、荷兰等国家。

全球海上风电进入高速发展时期，中国海上风电场建设的热潮也随之而来。

我国作为拥有广阔海域的国家，具有优良的发展海上风力发电的条件。

随着施工技术的增强和海上风电场离岸距离的增加，海上升压站作为电能的汇集中心，数量也越来越多。

吊耳有限元分析图

关于Solidworks Simulation 有限元分析应用工程吊装分析图中核五公司-zhangzc
第 1 页 / 共 4 页
板式吊耳利用Solidworks Simulation 有限元分析图（一）
图1 板式吊耳Solidworks Simulation 分析应力图图2 板式吊耳Solidworks Simulation 分析位移图
关于Solidworks Simulation 有限元分析应用工程吊装分析图中核五公司-zhangzc
第 2 页 / 共 4 页
板式吊耳利用Solidworks Simulation 有限元分析图（二）
图3 板式吊耳Solidworks Simulation 分析应变图图4 板式吊耳Solidworks Simulation
分析安全系数图
关于Solidworks Simulation 有限元分析应用工程吊装分析图中核五公司-zhangzc
第 3 页 / 共 4 页
管轴式吊耳利用Solidworks Simulation 有限元分析图（一）
图1 管轴式吊耳Solidworks Simulation 分析应力图图2 管轴式吊耳Solidworks Simulation 分析位移图
关于Solidworks Simulation 有限元分析应用工程吊装分析图中核五公司-zhangzc
第 4 页 / 共 4 页管轴式吊耳利用Solidworks Simulation 有限元分析图（二）
图3 管轴式吊耳Solidworks Simulation 分析应变图图4 管轴式吊耳Solidworks Simulation 分析安全系数图。

基于FEA的钢箱梁吊装施工吊耳有限元分析

过分析耳板式吊耳的受力情况和设计原理，结合实际情况指出在实际工程应用中的不足和失误；韦东辰４根据设备本体结构特点、外形尺寸和受力分
析，设计计算出结构合理、利于操作、安全可靠的
吊耳。
随着有限元分析技术在吊耳强度分析中广泛运
操作简单，可以将这些简化处理方法广泛应用于吊
耳的有限元强度校核。
本文结合深圳市某人行天桥钢箱梁工程成功设计与安装的实例，说明吊耳的设计和分析方法，并对比分析传统的算法与有限元数值模拟技术两者之间的差别。
在吊装过程作为局部受力构件，受到复杂的应力作用，因此吊耳的设计会影响整个施工过程，若处理不当则会产生安全事故，因此对吊耳进行强度校核
关键词：人行桥；钢箱梁；吊耳；有限元；焊缝
中图分类号：Ｕ４４８．１１文献标识码：Ａ
钢结构桥梁施工，需要进行横向分块、纵向分段，预制完成后再运输至现场吊装拼接，各预制构件上设有多个吊耳，吊装完成后将吊耳拆除。吊耳
耐力板雨蓬不锈钢管横梁
般采用理论方法结合经验公式校核，主要包括：
吊耳孔与插销挤压强度、吊耳各危险截面强度校
核、焊缝强度校核等３个方面，钱亚臣提出了在
机械设备上设置吊耳的主要设计原则；万进３通
小于【厂】＝１６０ＭＰａ，满足要求。

浅谈板式吊耳应力计算及校核

浅谈板式吊耳应力计算及校核摘要：根据规范对某钢梁吊装的板式吊耳进行设计，结合实际情况，采用了简化有限元分析法建模计算。

对不同的结果分析,比较各个的差异，指出计算的特点与不足，最后提出板式吊耳的设计建议。

关键词：吊耳计算拉曼公式有限元分析吊耳在钢结构制作安装过程中有着广泛的应用，其局部的强度直接影响到连接的安全，对吊装的顺利完成起关键作用。

常用的吊耳形式分为板式与管轴式，其中板式吊耳运用的更广泛。

但目前现行的规范上对于板式吊耳没有明确的设计参数，容易产生安全隐患。

本文通过结合实例，对板式吊耳常用的计算方法进行总结分析，为类似板式吊耳设计提供参考。

1.案例概况某钢结构桥梁跨度为54米，吊装总重量为171吨。

根据钢梁的结构形式确定使用4点吊装，吊耳设置在钢梁1/3处，材质为Q345B。

卸扣采用85t级，其销轴直径为85mm。

吊耳尺寸及钢丝绳、销轴、吊耳的相对关系如图1～图5所示。

图1 吊耳正视图图2吊耳侧视图图3吊耳俯视图图4吊装正视图图5 吊装时销轴与吊耳关系1.经验公式计算首先根据《钢结构设计规范》，对吊耳的截面与局部承压应力进行强度校核，如图6所示，a-b截面为抗拉主控，c-d截面为抗剪主控。

参照《石油化工大型设备吊装工程规范》，取动载系数为1.4。

计图6 吊耳不利处示意图算过程如下：（总拉力P=690KN，吊耳板，补强板，耳孔半径r=60mm，吊耳半径R1=200mm，补强板半径R2=140mm）：a -b截面:解得 33MPa , =265MPa，满足要求。

c-d截面:解图7 吊耳承压示意图得 65MPa， =155MPa，满足要求。

吊耳的承压应力出现在销轴与吊耳接触面上，如图7所示，则：，d为销轴的直径；解得 =107MPa， =1.4=371MPa，满足要求。

从结果可知，最不利为c-d截面抗剪，应力比为0.42。

虽然所有应力都满足要求，但笔者认为经验公式只是规范上螺栓校核公式的衍生，有两点未考虑：1、理论上吊耳和销轴是通过面接触来传递荷载的，但实际上吊耳受载后接触部位产生了局部的塑性变形从而形成了较小的接触面，使得局部应力很大，远离接触面的应力会急剧下降，应力分布图应如图8所示。

横梁吊具吊耳传统计算方法同有限元计算方法的比较

横梁吊具吊耳传统计算方法同有限元计算方法的比较横梁吊具吊耳传统计算方法同有限元计算方法的比较航天发射技术No.2横梁吊具吊耳传统计算方法同有限元计算方法的比较刘民马博(航天科技集团公司一院15所?北京?100076)摘要对横梁吊具吊耳使用ANSYS7.0有限元计算软件计算的结果和使用吊具设计规范中公式计算的应力结果进行了比较分析,发现了传统吊具设计经典力学的经验公式的不足之处,提出了相应的改进措施.关键词横梁吊具,有限元计算,经验公式,分析比较.1前言横梁吊具吊耳用于吊具和吊车吊钩的连接,通常为开Vi的梨形环形状,是一种传统结构形式.以往的复杂形状零部件设计计算受设计手段,计算方法的局限一般采用简化的算法,通过实际试验及使用验证,从而形成了一套传统的经验公式计算方法(见《Y1D21—87吊具设计规范》).而随着计算机技术的发展及有限元计算软件的广泛应用,吊具设计经典力学的经验公式需要通过有限元计算方法进行修正,保留其方便,快捷的特点,使之增加准确性.在对某型号横梁吊具吊耳进行强度,刚度复核复算时应用了ANSYS7.0有限元计算软件,并将其结果同传统经验公式计算的结果进行了比较,发现差别很大.以下进行分析比较.2横梁吊具吊耳传统计算方法同有限元计算方法的比较2.1传统计算方法已知:=1.3P=339000N材料:30CrMnSiA(6s=835MPa)吊耳尺寸见图1.(一动荷系数)简化:将横梁吊具吊耳简化成一段弯梁,如图2所示,为中间绞支,两端加载,所以危险界面为A—A截面.A—A截面弯矩MA:MA:-fPl:×339000×310:19516714.3N.mln一动荷系数收藕日期加03一?一0616航天l:(370+250)/2=310nmal——简化后弯梁的长度R:(240+160)/2=200ramR——简化弯梁的半径C=80/2=40lllffnC——截面高度的一半2.2有限元计算方法应用有限元设计软件ANSYS7.0对吊耳进行有限元分析,横梁吊具吊耳有限元模型图见图3.工况设定:不考虑销轴双螺母横向的约束影响,只考虑吊钩约束和垂向载荷,计算结果最大应力850MPa,应力图见图4,最大变形10mm;应变图见图5.安全系数n=835/850=0.98.考虑销轴双螺母横向的约束影响,同时考虑吊钩约束和垂向载荷,计算结果最大应力671船a,应力图见图6.安全系数n=835/671=1.244.第2期横梁吊具吊耳传统计算方法同查篁鲨塑些墼.:图3横梁吊具吊耳有限元模型图图5横梁吊具吊耳应变图(不考虑销轴双螺母横向的约束)2.3应力结果比较列表图4横梁吊具吊耳应力图(不考虑销轴双螺母横向的约束)图6横梁吊具吊耳应力图(考虑销轴双螺母横向的约束)表1应力结果比较列表不考虑销轴双螺母横考虑销轴双螺母横向项目传统算法向的约束有限元算法的约束有限元算法最大应力(?,a)85O671315安全系数0.981.242.563.原因分析通过以上两种设计方法过程的介绍和结果比较,可得出计算结果之间差别很大.我们18航天发射技术2OO3矩就两种算法进行了细致的讨论研究,发现几个问题:a.传统的经验公式计算方法的简化模型不足以反映危险截面的真实所在.b.传统的经验公式计算方法是将横梁吊具吊耳简化成了一根弯梁(长310ram;半径2~Omm),而将吊耳下部拐弯部分简化掉了,所以只是校核了弯梁的强度.得出弯梁中间截面为应力最大处.而这种简化模型算法边界条件即载荷应等同作用在简化的弯梁两端,吊耳下部(被简化掉部分)相当于只受拉力.而实际载荷位置不在简化的弯梁两端,这样吊耳下部(被简化掉部分)不只受拉力还受弯距,其应力状况没被校核.而实际正是吊耳下部(被简化掉部分)的根部为应力最大处.所以正确的吊耳简化计算可按图7进行简化.简化成五段.其中M=PL1/2.应分别校核这五段简化梁,比较应力大小以确定危险界面.c.传统的计算方法中不能对载荷工况进行区别.吊耳同横梁连接的销轴传统上有两种结构设计,一种是开口销限位形式,一种是双螺母被紧形式.在受力工况上开口销几乎不增加对吊耳约束力,而双螺母被紧形式明显增加对吊耳横向约束力,同时使销轴受较大拉力.应用有限元计算分析时,分为考虑及不考虑销轴双螺母横向的约束影响两种工况,计算结果表明两种工况应力变化明显,达到30%.而传统的计算方法忽略了这种载荷工况不同的影响.4改进措施及建议随着科技的发展和设计手段的提高,我们的设计方法也应有所改善.图7吊耳简化图a.传统的设计经验方法要修订并使用新的设计方法进行校核,搞清楚传统的设计经验方法应用条件.不能盲目套用.b.加强新的设计手段设计方法的应用.利用有限元分析的手段对关键受力件进行优化设计,建立分析模型库.c.根据条件情况进行试验验证,得出试验数据,进行比较.d.为安全起见建议对现有结构进行结构改进,比如吊耳的下部弯的角度减小或者下部拐弯处加厚.e.修正并充实~YTO21—87吊具设计规范》中的不足之处.5结论.通过两种设计计算方法比较,可以开阔我们的设计思路,发现问题,并及时地解决,提出了一种新的设计理念.。

浅析吊耳的设计

④弯矩
当吊耳受力方向与耳板不垂直时还会产生弯矩，吊耳作为悬臂梁计算，根部受承受的弯矩最大。
此时的弯曲应力为：（5）
此时的弯曲应力为：（6）
⑥焊缝强度
吊耳焊缝受到多种形式的应力组合，强度要求高，吊耳焊缝应为连续焊，不得有气孔、夹渣、裂纹、未焊透等焊接缺陷，要经过专业探伤设备的检验。
1、当吊耳采用双面角焊时，焊缝承受的正应力：
四、吊耳的布局对整个吊具的受力影响
合理的布局吊耳的位置和方向，可以使组合应力得到明显改善，如下图所示：
当吊耳向外侧移动时，使水平分量增大，压应力随之增大，也使得上吊系载荷增大，但系统弯矩减小，反之亦然，通过调整，使各部分强度得到充分利用，而不影响系统安全性，从而节约成本，提高使用率。
五、实例
以某生产车间轨道安装的吊梁为例，轨道自重10T，通过如图所示吊具进行吊装：
五、综述
吊耳在我们的日常生产与维修中普遍存在，其重要性与安全性不言而喻，吊耳使用的标准化、规范化需要我们不断的总结与研究分析，九九归一，最终科学化、数据化，达到正确指导我们的安全生产行为，实现巩固基础、屏蔽风险的目的。
加强板板厚为δ1，此时公式中的δ改为2δ1+δ0，R改为加强板半径R0，拉曼公式计算简单，但局限于吊耳内径与销轴的尺寸配合要求，只有当{d-d1（销轴直径）}≤0.02d时适用，随着使用过程中的磨损，配合精度已不能看成弧面接触，公式不再适用，那就要根据常用的应力公式进行计算。
三、常用的强度校核方法
吊耳受力形式如上图所示，
动载荷系数一般取1113由1式可见当销轴或卡环已定时越小吊耳所承受的应力越小通常取r34r可以在耳板两侧加焊加强板如下图所加强板板厚为1此时公式中的改为2改为加强板半径r0拉曼公式计算简单但局限于吊耳内径与销轴的尺寸配合要求只有当dd1销轴直径002d时适用随着使用过程中的磨损配合精度已不能看成弧面接触公式不再适用那就要根据常用的应力公式进行计算

吊耳的数值模拟

4 结语
采用本文所述结构现场施工顺利，实际测量值与计算值偏差在 5%以内。扣除计算模拟未考虑的情况比如横隔板对刚度的影响等可以认为此偏差值是可以接受的。
参考文献 [1]中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册［M］.北京:中国计划出版社,2002. [2]北京钢铁设计研究总院.GB50017—2003 钢结构设计规范［S］.北京:中国计划出版社,2003. [3]董智.大型橇装产品吊装数值模拟研究[J].石油和化工设备,2014(12):15-18 [4] 李毅 . 钢结构施工中双机抬吊的索具计算与数值模拟 [J]. 施工技术,2011(S1):264-266.
图 2 有限元计算模型示意图 2.3 吊耳的验算
吊耳板件应力计算结果如图 3 所示 1）吊耳强度验算吊耳的最大有效应力为 221.6MPa，表明强度满足要求。吊耳在工作过程中变形位移为 0.8mm，变形较小，表明刚度较大，满足要求。 2）吊耳焊缝验算吊耳焊接形式采用 T 形接头焊缝等级为一级。
图 5 上弦杆横隔板有效应力计算结果（MPa）根据《钢结构设计规范》GB50017—2003 的要求，构件的挠度应＜ / ，
由计算结果可知，位移最大出现在上弦杆上翼缘处，其中最大值为 = . 小于相关规范要求。在吊装时的最大应力为 106MPa 在弹性范围内且有足够的安全储备，因此构件在吊装过程中是安全可行的。
Roads and Bridges 道路桥梁 77
吊耳的数值模拟
陈星州 (四川路桥华东建设有限责任公司， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ川成都 610000)
中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号 1007-6344（2018）09-0077-01

边拱起吊吊耳局部受力有限元分析

文章编号:１００９￣６８２５(２０２０)２０￣０１５４￣０２边拱起吊吊耳局部受力有限元分析收稿日期:２０２０￣０７￣０６㊀作者简介:张牧龙(１９８７￣)ꎬ男ꎬ工程师ꎻ㊀张艳君(１９９２￣)ꎬ男ꎬ工程师张牧龙１㊀张艳君２(１.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司ꎬ湖南长沙㊀４１００００ꎻ㊀２.国网江西省电力有限公司南昌供电分公司ꎬ江西南昌㊀３３００００)摘㊀要:结合新桥大桥边拱起吊吊耳的局部构造设计模型ꎬ建立了边拱起吊吊耳局部受力有限元分析模型ꎬ得到边拱起吊吊耳模型的位移和应力计算结果ꎬ并对边拱起吊吊耳模型位移和应力结果进行了解析ꎮ结果表明拱座的应力集中现象主要发生在拱座与拱肋连接处钢板的左侧㊁底部和右侧ꎻ钢板最大应力出现在拱座与拱肋连接处钢板右上角ꎻ拱肋最大应力出现在拱肋左侧面靠近底部处ꎮ关键词:边拱起吊吊耳ꎬ局部受力ꎬ桥梁中图分类号:Ｕ４４１文献标识码:Ａ０㊀引言随着钢箱拱桥建设规模的不断增大ꎬ越来越多的设计和施工问题在钢箱拱桥的吊装过程中遇到ꎮ边拱起吊吊耳结构设计直接影响钢箱拱肋在吊装施工过程中的可靠性和安全性ꎬ但是边拱起吊吊耳作为局部受力构件ꎬ其受力状态复杂ꎬ吊耳板孔在销轴挤压作用下或吊耳与钢箱梁表面焊接强度不足均易导致吊耳失效[１￣３]ꎮ目前吊耳强度的计算主要采用理论方法加经验公式验算的方法ꎮ主要包括:吊耳各危险截面强度校核㊁吊耳孔与插销挤压强度和焊缝强度校核三方面ꎮ例如ꎬ刘玉贵等[４]借助ＡＢＡＱＵＳ软件对吊耳结构的接触强度进行研究ꎬ依据钢箱梁外形特点及受力情况ꎬ提出了吊耳相应的改进措施ꎮ虽然有限元分析计算技术在吊耳强度计算中得到了一定的应用ꎬ但是很少有学者采用ＭｉｄａｓＦｅａ有限元分析软件去分析边拱起吊吊耳在均布荷载作用下的变形受力规律ꎮ１㊀工程概况项目位于淮南市寿县ꎬ桥梁线路呈东向西走向ꎬ是新桥国际产业园西向的出城口道路ꎮ新桥大桥全长７２６ｍꎬ桥跨布置为:３.０ｍ(桥台)＋３００ｍ(预制箱梁)＋１５０ｍ(斜跨拱)＋２７０ｍ(预制箱梁)＋３.０ｍ(桥台)ꎬ其中主桥跨越规划江淮运河河道ꎮ主桥为斜跨钢箱拱桥ꎬ主梁跨径为１５０ｍꎬ钢箱拱跨径为１７０ｍꎬ矢跨比为０.３８１９ꎬ主拱轴线与桥梁纵向水平面夹角为２５ʎꎬ主梁法线方向与规划江淮运河中心线夹角为１８.６９ʎꎬ通航孔及规划江淮运河河道由主桥一跨跨越ꎮ为了更加详细了解大桥边拱局部构造的位移和应力分布情况ꎬ对边拱起吊吊耳㊁中拱起吊吊耳和拱脚处构造进行详细的受力有限元分析ꎮ边拱起吊吊耳钢材为Ｑ３４５ｑＤꎬ板厚２０ｍｍꎬ吊耳孔内半径５０ｍｍꎬ外半径为１４０ｍｍꎬ吊耳孔两侧焊接矩形钢板进行加强ꎬ矩形钢板厚度２０ｍｍꎬ高度２４０ｍｍꎬ长度５００ｍｍꎬ钢板水平间距３４０ｍｍꎬ拱肋顶板与临时板式吊耳连接采用双面坡口全熔透焊接ꎮ边拱起吊吊耳与拱肋连接处构造的正视图和侧视图如图１所示ꎮ图1边拱起吊吊耳与拱肋连接处构造图（单位：mm ）R140R160R502024030240214214161640909020100２㊀三维有限元模型建立为了减少边拱起吊吊耳与拱肋连接处受力状态分析问题的建模难度ꎬ本文对边拱起吊吊耳与拱肋连接处有限元分析模型作出了如下计算假定:１)假设模型不考虑构件连接处焊缝对边拱起吊吊耳的受力影响ꎻ２)假设模型采用的材料为均匀㊁连续㊁弹性和各向同性的介质ꎻ３)假设模型不考虑边拱起吊吊耳与拱肋的相对滑动ꎻ为了很好地消除边界效应对研究对象的影响及满足圣维南原理的要求ꎬ本文模型的边界范围:拱肋沿着拱轴线的长度为１０ｍꎬ宽度为５ｍꎬ高度为０.０３ｍꎮ模型中边拱起吊吊耳㊁钢板与拱肋的材料采用Ｑ３４５ｑＤ钢材ꎬ弹性模量为２０６０００ＭＰａꎬ泊松比取０.３ꎬ重度７８.５ꎬ线膨胀系数为０.００００１２ꎮ模型网格类型采用六面体单元ꎬ网格划分尺寸为０.０１ｍꎮ网格划分后共有３０１０７个节点ꎬ２２８４１个单元ꎬ网格划分后的效果如图２所示ꎮ为了模拟拱肋与吊耳的相互作用ꎬ本模型在拱肋底部采用了约束Ｘ向㊁Ｙ向㊁Ｚ向位移的固定边界ꎮ本工程在实际施工中是将销轴插入吊耳孔ꎬ然后再通过提升销轴使边拱达到预定的位置ꎬ所以模型中的荷载主要考虑边拱起吊吊耳孔上半周的均布面压力荷载ꎬ提升力大小为３０７７ｋＮꎮ３㊀模型计算结果分析３.１㊀模型位移分析以边拱起吊吊耳模型的位移为研究对象ꎮ分别给出了边拱起吊吊耳的总位移和边拱起吊吊耳孔竖向节点坐标位４５１第４６卷第２０期２０２０年１０月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山西建筑ＳＨＡＮＸＩ㊀ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４６Ｎｏ.２０Ｏｃｔ.㊀２０２０㊀㊀㊀移图ꎮ图2边拱起吊吊耳模型网格划分示意图ZY X图3模型位移分布云图Abs Max 1.03664DISPLACEMENT DXYZ ，mmZY X0.4%1.3%3.1%4.2%3.0%2.6%3.1%2.7%3.7%4.8%3.3%2.5%4.1%6.5%9.7%45.2%+1.037+0.972+0.907+0.842+0.777+0.713+0.648+0.565+0.518+0.454+0.389+0.324+0.259+0.194+0.130+0.065+0.000从图３可以看出ꎬ边拱起吊吊耳总位移最大值为１.０３７ｍｍꎬ位于边拱起吊吊耳孔后侧面正上方２１０８号节点处ꎻ计算得到边拱起吊吊耳水平位移最大值为０.０６４ｍｍꎬ位于边拱起吊吊耳左侧钢板１８３４号节点处ꎻ边拱起吊吊耳轴向位移最大值为０.２３１ｍｍꎬ位于边拱起吊吊耳孔后侧面左侧２１０８号节点处ꎻ边拱起吊吊耳竖向位移最大值为１.０３７ｍｍꎬ位于边拱起吊吊耳孔后侧面正上方２１０８号节点处ꎮ因此ꎬ边拱起吊吊耳在压力荷载作用下产生的主要位移为竖向位移ꎬ边拱起吊吊耳变形监测中应重点关注竖向位移的变化ꎮ３.２㊀模型应力分析Abs Max 169.03Abs Max 97.5754a ）Von Mises 等效应力b ）最大剪应力图4模型应力分布云图㊀㊀为了研究模型中边拱起吊吊耳模型应力的分布规律ꎬ以边拱起吊吊耳模型的位移为研究对象ꎮ图４分别给出了边拱起吊吊耳ＶｏｎＭｉｓｅｓ等效应力㊁最大剪应力的分布云图ꎮ可以看出ꎬ边拱起吊吊耳ＶｏｎＭｉｓｅｓ等效应力的主要分布区间为０ＭＰａ~１０５.６４４ＭＰａꎬ其最大值为１６９.０３ＭＰａꎬ位于边拱起吊吊耳孔前侧面左侧１５０６号单元处ꎻ边拱起吊吊耳最大剪应力的主要分布区间为０ＭＰａ~６０.９８５ＭＰａꎬ其最大值为９７.５７５ＭＰａꎬ位于边拱起吊吊耳孔前侧面左侧１５０６号单元处ꎮ边拱起吊吊耳的等效应力未超过Ｑ３４５ｑＤ的抗拉和抗压强度设计值２５０ＭＰａꎬ其最大剪应力也未超过Ｑ３４５ｑＤ的抗剪强度设计值１４５ＭＰａꎬ不需要再采取加固补强的构造措施ꎬ边拱起吊吊耳与拱肋连接处构造设计能满足强度要求ꎮ４㊀结语基于新桥大桥的工程背景和中拱起吊吊耳的局部构造设计ꎬ本章采用ＭｉｄａｓＦｅａ有限元软件ꎬ建立了边拱起吊吊耳局部受力有限元分析模型ꎬ得到了位移和应力计算结果ꎬ通过对边拱起吊吊耳模型位移和应力结果的分析表明:１)边拱起吊吊耳模型在面压力荷载作用下产生的主要位移为竖向位移ꎬ边拱起吊吊耳变形监测中应重点关注竖向位移的变化ꎮ２)边拱起吊吊耳模型的等效应力和最大剪应力均未超过Ｑ３４５ｑＤ钢材的抗拉和抗压强度设计值ꎬ该吊耳不需要再采取加固补强的构造措施ꎬ边拱起吊吊耳与拱肋连接处构造设计能满足工程安全所需要的强度要求ꎮ参考文献:[１]㊀张吉庆ꎬ叶智威ꎬ王㊀媛.基于ＦＥＡ的钢箱梁吊装施工吊耳有限元分析[Ｊ].湖南交通科技ꎬ２０１６ꎬ４２(４):１２５￣１２８.[２]㊀肖文勇ꎬ佘㊀凯.吊耳局部有限元建模技术分析[Ｊ].船舶工程ꎬ２００９ꎬ３１(Ｓ１):９４￣９７.[３]㊀钱亚臣ꎬ李毅民.机械设备上吊耳的设计原则[Ｊ].起重运输机械ꎬ２００６(１２):３７￣３８.[４]㊀刘玉贵ꎬ徐书华ꎬ汪雪风ꎬ等.基于ＡＢＡＱＵＳ软件的大吨位钢箱梁施工吊耳的有限元分析[Ｊ].钢结构ꎬ２０１５ꎬ３０(５):５６￣５９.ＦｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｏｃａｌｓｔｒｅｓｓｏｎｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｏｆｓｉｄｅａｒｃｈＺｈａｎｇＭｕｌｏｎｇ１㊀ＺｈａｎｇＹａｎｊｕｎ２(１.ＰｏｗｅｒＣｈｉｎａＺｈｏｎｇｎａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄꎬＣｈａｎｇｓｈａ４１００００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＮａｎｃｈａｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢｒａｎｃｈꎬＳｔａｔｅＧｒｉｄＪｉａｎｇｘｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＮａｎｃｈａｎｇ３３００００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｌｏｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｏｆｔｈｅｓｉｄｅａｒｃｈｏｆＸｉｎｑｉａｏｂｒｉｄｇｅꎬｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｌｏｃａｌｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｏｆｔｈｅｓｉｄｅａｒｃｈｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ.Ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｓｔｒｅｓｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｉｄｅａｒｃｈａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄꎬａｎｄｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｓｔｒｅｓｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｉｄｅａｒｃｈａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆａｒｃｈｓｅａｔｍａｉｎｌｙｏｃｃｕｒｓａｔｔｈｅｌｅｆｔꎬｂｏｔｔｏｍａｎｄｒｉｇｈｔｓｉｄｅｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅａｔｔｈｅｊｏｉｎｔｏｆａｒｃｈｓｅａｔａｎｄａｒｃｈｒｉｂꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅａｐｐｅａｒｓｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｒｉｇｈｔｃｏｒｎｅｒｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅａｔｔｈｅｊｏｉｎｔｏｆａｒｃｈｓｅａｔａｎｄａｒｃｈｒｉｂꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｓｓｏｆａｒｃｈｒｉｂｏｃｃｕｒｓａｔｔｈｅｌｅｆｔｓｉｄｅｏｆａｒｃｈｒｉｂｎｅａｒｔｈｅｂｏｔｔｏｍ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｌｉｆｔｉｎｇｌｕｇｏｆｓｉｄｅａｒｃｈꎬｌｏｃａｌｓｔｒｅｓｓꎬｂｒｉｄｇｅ５５１㊀㊀㊀第４６卷第２０期２０２０年１０月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张牧龙等:边拱起吊吊耳局部受力有限元分析。

基于有限元法的钢结构辅助吊装构件力学性能分析

某超高层建筑采用 “ 钢结构框架＋核心筒＋巨型支撑＋伸臂桁架 ” 组成的混合结构体系，建筑高度２９８．８５Ｉｎ。钢结构包含外框巨型钢管混凝土柱、标准层钢梁、巨型斜撑、桁架层中的腰桁架、伸臂桁架及水平斜撑。钢结构吊装需焊接吊耳或使用吊装扁担等构件辅助吊装，此类构件一般截面较小，吊装过程中极易产生应力集中而使之破坏。此文采用有限元法对辅助吊装构件进行分析，反映实际工况中构件的受力情况，为工程施工提供可靠依据。目前，国内外关于此类辅助吊装构件的力学性能研
关键词：吊耳；钢扁担；有限元；拉应力；压应力
ＤＯＩ：１０．１３２０６／ｊ．ｇＪｇ２０１７０３０１６
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＰＲｏＰＥＲＴＩＥＳＡＮＡＬＹＳＩＳＦＯＲＡＳＳＩＳＴＡＮＴＨＯＩＳＴＩＮＧＭＥＭＢＥＲＳＯＦＳＴＥＥＬＳＴＲＵＣＴＵＲＥＢＡＳＥＤｏＮＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨｏＤ
ｔｅｎｓｉｌｅａｎｔｉｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓｍａｘｉｍｕｍｗｅｒｅｌｅｓｓｔｈａｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＱ３４５ｓｔｅｅｌ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｈｔｍｅｅｔｔｈｅｈｏｉｓｔｉｎｇ

吊耳有限元分析

吊耳有限元分析作者：渠建华来源：《中国科技博览》2018年第34期中图分类号：TD557 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0041-011 前言在船厂生产过程中，无论是船舶建造过程中的分段吊装、设备安装，还是船舶下水过程中的拖拉、牵引，吊耳的使用都是非常广泛的。

吊耳使用过程中，吊耳承压面上应力分布非常复杂，它直接关系到运输和起吊的安全，一旦出现问题将造成很大的损失。

对吊耳强度的校核显得尤为重要，本文采用有限元方法对吊耳的强度进行校核。

本文使用ABAQUS软件，此软件是一套功能强大的基于有限元法的工程模拟软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到最富有挑战性的非线性模拟。

ABAQUS具备十分丰富的，可模拟任意实际形状的单元库，并与之对应拥有各类型的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材料的性能。

2 吊耳有限元计算2.1 计算对象的选择及计算条件本文将用三维实体单元模拟30T的吊耳，此规格吊耳在我厂使用频率较高。

计算条件的设定：1）吊耳固定采用较常见的对接，未采用搭接形式；2）在模型中不考虑复杂的吊耳-卡环相互作用，只是在眼环的下半环作用一个分布压力对吊耳施加载荷；3）忽略眼环环向压力大小的变化，采用均匀压力；4）设定吊耳承受荷载重量为30T（约294KN），计算吊耳在1.5倍允许负荷下的状态；5）所施加的均匀压力的大小取近似180MPa[294KN/（0.064mx0.025m）=183.75MPa]。

2.2 建立模型1）创建部件：在Module/Part项中按照尺寸绘制轮廓图，完成轮廓拉伸，生成模型。

2）定义材料和截面属性。

在Module/Property项中，给出单个线弹性材料属性，其弹性模量E=200GPa，泊松比ν=0.3。

分别在Section/Create中定义截面为实体、均匀截面。

并在Module/Assembly项中将装配件定义为实体。

3）定义分析步及指定输出结果。

A形吊耳强度有限元分析

A形吊耳强度有限元分析作者：程玉芹王朝刘昆来源：《计算机辅助工程》2013年第05期摘要：采用Abaqus有限元软件开展A形吊耳结构的接触强度研究，分析不同载荷方向对接触力的影响；提出相应的接触力简化公式.此法与原接触算法相比，计算时间短、精度较高，可供工程实用参考.分析A形吊耳的极限强度，确定极限载荷水平与设计载荷水平之间的确切裕度.关键词：吊耳；接触；极限强度；有限元中图分类号： U673.3； TB115.1文献标志码： B引言随着船舶行业的高速发展，大型船厂每年的造船总量达上百万吨，一年交船几十条，每条船的分段多达上百个.为将这些分段吊运到指定位置，合拢形成完整的船体，每个分段上面都设有多个吊耳，吊装完成后再将吊耳割除.所以，船厂每年吊耳的使用量巨大.如果吊耳的强度不符合要求，将会给整个吊装过程带来很大的隐患，不及时处理将会引发灾难性事故，因此，对吊耳的强度进行校核是一项非常重要的任务.目前，吊耳的强度计算还没有规范的方法，在实际工程设计中，一般采用理论算法对吊耳的强度进行校核，主要包括以下3方面：吊耳危险截面强度校核、吊耳孔与插销接触强度校核以及吊耳与被吊件焊缝的强度校核[12].随着计算机以及大规模计算技术的发展，数值模拟技术的应用领域已涉及到各行各业，采用有限元方法对吊耳强度进行校核已成为一种高效、准确且实用的强度校核方法.肖文勇等[3]采用有限元软件对吊耳与插销的接触问题进行研究，并提出相应的简化方法；此外，肖文勇[1]还对潜艇分段板式吊耳的强度进行校核；薛云等[4]对吊耳强度的各种设计方法进行整理，并采用不同的方法对吊耳的强度进行对比分析；张晓音[5]采用计算与试验相结合的方法，对吊耳的焊接工艺、材料性能和极限承载能力进行系统的研究.根据上海外高桥造船有限公司在实际吊装过程中吊耳的使用情况，得知A形吊耳可以用于船体所有分段的吊装，使用范围较广.本文采用Abaqus有限元软件，开展A形吊耳结构的接触强度研究，分析载荷方向的不同对接触力的影响；并提出相应的接触力简化公式；最后，对A形吊耳的极限强度进行分析，确定极限载荷水平与设计载荷水平之间的确切裕度.1吊耳接触强度分析1.1接触算法简介接触过程在力学上常常同时涉及3种非线性：大变形引起的材料非线性和几何非线性以及接触边界条件非线性，后者是接触问题所特有的.这些特征导致接触问题的求解非常困难.早在1882年，HERTZ就比较系统地研究弹性体的接触问题，并提出经典的Hertz接触理论，但仅局限于形状简单、接触面规整的接触问题.在工程实际中，大部分接触界面的区域和形状未知，且接触远超弹性范围而发生塑性变形，弹性Hertz接触理论不再适用.伴随着数值解法的兴起和发展，出现许多求解接触问题的非经典解法，采用有限元法求解接触问题已成为一种主要的方法.[6]对于接触问题，除场变量需要满足固体力学基本方程和相应的定解条件外，还必须满足接触面上的接触条件：（1）接触体之间在接触面上的变形协调性，不可相互侵入；（2）摩擦条件.对于接触或将要接触的2个物体，其界面接触状态可分为分离、黏结接触和滑动接触等3种.对于这3种情况，接触界面的位移和力的条件是各不相同的，而实际的接触状态又往往在此3种状态间相互转化，从而导致接触问题的高度非线性特点.接触问题的这一特点决定其通常需要采用增量法求解.将接触界面条件引入到求解方程的方法一般来说有2种：一种是拉格朗日乘子法，另一种是罚函数法[7].1.2载荷方向不同对吊耳接触力的影响A形吊耳可用于船体所有分段.为分析载荷方向不同对A形吊耳接触力的影响，以A25吊耳为例，从0～90°，每10°选择一个载荷方向，共10种，对A形吊耳的接触力进行分析见图1，对应载荷方向为50°时的示意见图2.结构有限元模拟过程中，吊耳与插销结构均采用体单元建模，吊耳材料为船用低碳钢.计算时选取的结构单元类型为4节点线性四面体单元C3D4，采用理想弹塑性模型进行模拟.载荷采用设计载荷，加载于插销半面，吊耳底端刚性固定.由图3可知，同样的设计载荷作用在吊耳结构的不同方向时，吊耳前端以及中心处的接触力均在30°时达到最大，在60°时达到最小，总体变化不大.由于A形吊耳结构设计较优，在不同方向上的受力结果相差不是很大.对应载荷方向30°与60°情况时的吊耳应力分布分别见图4和5.图 4载荷方向为30°时的应力分布图 5载荷方向为60°时的应力分布1.3不同吨级吊耳接触强度分析根据前文的研究成果，取载荷方向为90°，分析不同吨级A形吊耳在设计载荷下的接触力分布情况.A形吊耳结构垂向接触力沿圆周方向的分布以及垂向接触力沿厚度方向的分布见图6.（a）垂向接触力沿圆周方向的分布（b）垂向接触力沿厚度方向的分布图 6A形吊耳结构垂向接触力沿圆周及厚度方向分布曲线25吨级A形吊耳结构的应力分布见图7.图 7吊耳应力分布图由图7可知，A形吊耳的垂向接触力分布范围为75°～105°，接触区域的垂向力随着角度的增加，变化幅度较大.随着吊耳吨级的增加，沿厚度方向的垂向接触力整体呈上升趋势，A 形吊耳的主板承力大于复板承力.2吊耳接触力简化计算根据接触力分布情况，可对接触力采取2种简化措施：（1）将不同厚度上的接触力沿垂向简化为关于x轴的线性函数，分别加载到接触区域相应的单元节点上；（2）将垂向接触力的分布用关于x轴，y轴和z轴的三次多项式拟合，加载到接触区域相应的单元节点上.各节点载荷大小根据所有节点载荷与总垂向作用的载荷相等确定[5].接触力简化方式的计算结果见表1.2种不同简化措施示意见图8.根据2种简化方式与接触算法应力、计算时间的比较可知，与设置复杂、较难收敛的接触算法相比，2种简化方式都大大缩短软件的计算时间.A形吊耳接触面的垂向接触力采用垂向加载的简化方式加载到有限元模型相应区域，简化效果最好.3吊耳极限强度分析在吊耳的设计载荷下进行接触强度校核，结果产生局部塑性变形，结构的平均应力远未达到许用值，此时的吊耳结构并未丧失承载能力，还可以继续使用.因此，为获取吊耳结构的塑性极限承载能力，确定极限强度水平与设计载荷水平之间的确切裕度，基于Abaqus有限元软件，采用非线性有限元分析方法，充分估量吊耳结构的最大承载能力.3.1求解方法在结构极限强度非线性有限元分析的求解方法中，准静态法和弧长法是2种主要的求解方法.准静态法从本质上讲是一个结构动态求解的过程，在求解时由一个增量步的动力学条件计算下一个增量步的动力学条件，直至求解时间结束.其优点在于收敛性极佳，适于对复杂模型进行非线性有限元极限强度的计算；缺点是求解时间比较长.弧长法的求解思路是通过设置一个参数弧长控制平衡方程的增量迭代和收敛.其优点在于求解时间较短，且能够有效追踪结构的卸载阶段；缺点是收敛性较差，在实际运用中可能存在跟踪失败的问题.为较好地跟踪结构的卸载阶段，本文采用弧长法对吊耳的极限强度进行求解.弧长法初始时间增量为0.002.3.2结果分析A形吊耳结构网格划分较细，单元数量很多，由于结构对称，为缩短计算时间，取其一半建立模型，设置对称边界条件.模型采用四节点线性四面体单元C3D4建模，接触区域网格尺寸为1.5 mm，选用插销与吊耳的半径比为95%，接触区域无摩擦；边界条件为：插销两端刚性固定，吊耳底面仅放松y向位移，对吊耳底面节点施加位移进行加载.弧长法求解结果见图9和表2.由图9和表2可知，吊耳结构的设计载荷与极限载荷之间的安全因数为4倍以上，在上层建筑的实际吊装作业中，按照设计工作载荷使用吊耳结构是绝对安全可靠的.4结论采用Abaqus有限元软件，对A形吊耳结构的接触强度进行系统的分析，并分析载荷方向的不同对接触力的影响；提出相应的接触力简化方式；最后，对A形吊耳结构的极限强度进行研究，确定吊耳在设计载荷与极限载荷下的强度裕度.（1）A形吊耳结构设计较优，在不同方向上的受力结果相差不大.（2）A形吊耳接触面的垂向接触力采用垂向加载的简化方式加载到有限元模型相应区域，简化效果最好.简化方法与原接触算法相比，计算时间短、精度较高，可供工程实用参考.（3）吊耳结构的设计载荷与极限载荷之间的安全因数为4倍以上，在上层建筑的实际吊装作业中，按照设计工作载荷使用，吊耳结构安全可靠.参考文献：[1]肖文勇. 潜艇分段板式吊耳强度校核[J]. 船海工程， 2007， 36（5）： 3840.[2]王富耻，张朝晖. ANSYS10.0有限元分析理论与工程应用[M]. 北京：电子工业出版社， 2006.[3]肖文勇，佘凯. 吊耳局部有限元建模技术分析[J]. 船舶工程， 2009， 31（S1）： 9497.[4]薛云，张延昌，王自力，等. 船舶分段吊装吊耳强度分析[C]//第四届全国船舶与海洋工程学术会议论文集， 2009： 181.[5]张晓音. 吊装眼板在船舶工业使用中的安全可靠性分析[D]. 大连：大连理工大学， 2004.[6]孙林松，王德信，谢能刚. 接触问题有限元分析方法综述[J]. 水利水电科技进展，2001， 21（3）： 18.[7]刘展. Abaqus6.6基础教程与实例详解[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2008： 325.（编辑武晓英）。

基于发动机吊耳材料非线性的有限元仿真研究

冲击系数（１－２）。
该发动机总成的质量为６６０ｋｇ，在斜拉工况
下，绳索与水平方向的夹角 θ ＝６０°，经计算发动
机的偏转角度 α ＝１２°，前后吊耳所受的力分别为：
Ｆ１ｙ＝７５１５Ｎ；Ｆ１ｘ＝４３４Ｎ；Ｆ２ｙ＝８６５０Ｎ；Ｆ２ｘ＝
４９９４Ｎ。
最大Ｍｉｓｅｓ应力为１８０ＭＰａ，小于Ｑ２３５的屈服极限
２３５ＭＰａ，因为其未超过屈服极限，仍处于弹性阶
－１３－
柴油机设计与制造
王俊然，等：基于发动机吊耳材料非线性的有限元仿真研究
２０２１年／第２７卷／第１期
图８弹性材料－原发动机吊耳应力云图
置材料的塑性阶段属性。经计算发动机前吊耳所受
经计算：发动机前吊耳所受最大Ｍｉｓｅｓ应力为
求；后吊耳所受最大Ｍｉｓｅｓ应力为１４００ＭＰａ，远
后，所产生的应力均为虚假应力，且远大于吊耳实
际所受的应力。因此，当吊耳所受应力超过屈服极
如图８所示。
原结构发动机吊耳采用非线性材料属性进行有
行有限元分析，经计算发动机前吊耳所受最大Ｍｉ⁃
３１弹性材料有限元分析
ｓｅｓ应力为９０ＭＰａ，前吊耳满足要求；后吊耳所受
性材料进行有限元分析时，仅设置材料的弹性模量
ＭＰａ，但远小于强度极限４７０ＭＰａ。其变形量最大
优化结构发动机吊耳的材料为Ｑ３４５，采用弹
获取材料属性
１１测试方法
发动机吊耳的常用材料为Ｑ２３５和Ｑ３４５，其应
进而导致发动机从空中坠落，造成严重安全事故和

吊耳局部有限元建模技术分析

SH IP ENGI N EER I N G Vol . 31 Supp lement 2009
船舶工程总第 31 卷 , 2009 年增刊
吊耳局部有限元建模技术分析
肖文勇 , 佘凯
(中国舰船研究设计中心 , 武汉 430064 )
摘要 : 文章中提出了几肿简化处理方法来模拟插销与吊耳的接触 . 通过有限元计算结果比较 , 发现
收稿日期 : 2009 2 02 2 09; 修回日期 : 2009 2 06 2 11
面接触状态可以分成分离、粘结接触和滑动接触三
作者简介 : 肖文勇 ( 1979 2) ,男 ,工程师 ,硕士研究生 ,主要从事船舶结构设计研究 .
— 94 —
种 . 对于这三种情况 , 接触界面的位移和力的条件是各不相同的 ,而实际的接触状态又往往在此三种状态间相互转化 ,从而导致接触问题的高度非线性特点 . 由于接触问题是一种高度非线性行为 , 需要较大的计算资源 . 接触问题存在两个较大的难点 : 1 ) 在求解问题之前 ,不知道接触区域、表面之间是接触还是分开的 , 或是突然变化的 , 这要随载荷、材料、边界条件和其它因素而定 ; 2 ) 大多数接触问题需要计算摩擦 ,摩擦使问题的收敛性变得困难 . 接触问题分为两种基本类型 : 刚体 2 柔体的接触、柔体 2 柔体的接触 . 在刚体 2 柔体的接触问题中 , 接触面的一个或多个被当作刚体 , 与它接触的变形体相比 ,有大得多的刚度 . 一般情况下 ,一种软材料和一种硬材料接触时 ,问题可以被假定为刚体 2 柔体的接触 , 许多金属成形问题归为此类接触 . 柔体 2 柔体的接触 , 是一种更普遍的类型 , 在这种情况下 , 两个接触体都是变形体 ,具有近似的刚度

基于ANSYS的耳轴式吊点有限元分析方法

基于ANSYS的耳轴式吊点有限元分析方法沈留兵;文志飞;阮胜福;高峰【摘要】吊点是海上大型结构物吊装的关键受力结构,合理设计吊点结构并对其进行强度校核,是吊装作业顺利完成的保障.本文结合工程实例,介绍了应用ANSYS有限元软件,对耳轴式吊点进行应力分析的一些基本原则,对同类型结构的分析计算具有一定的指导意义.%Trunnion is the key force-bearing structure of large offshore platform when installed by lifting at sea.Reasonable design and strength assessment of trunnion are necessary to ensure the successful completion of lifting operation.This paper described some basic principles that need to comply with when running stress check of trunnion based on ANSYS according real instances,which can be used as reference for the design of similar structures.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】3页(P67-69)【关键词】耳轴式吊点;ANSYS;有限元分析【作者】沈留兵;文志飞;阮胜福;高峰【作者单位】中海石油深海开发有限公司,广东深圳518067;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451【正文语种】中文【中图分类】P752随着海洋石油事业的不断发展，单个海洋平台所需承担的油气处理量不断增加，导致单个平台安装的油气处理设备越来越多，也越来越大，从而迫使海洋平台上部组块的设计质量也随之不断增加。

基于ABAQUS的吊耳式钢箱拱拱肋吊点区域的有限元分析

基于ABAQUS的吊耳式钢箱拱拱肋吊点区域的有限元分析戴良缘
【期刊名称】《市政技术》
【年(卷),期】2022(40)3
【摘要】城市中等跨径的钢箱拱系杆拱桥,由于主拱圈高度较小,不便于张拉,因此多通过在拱圈设置吊耳、梁底张拉吊杆的形式进行施工。

以一座90 m跨径的简支钢箱系杆拱桥为例,采用有限元软件Midas/civil 2018对拱圈整体受力进行了有限元分析,并基于ABAQUS软件建立了拱脚和吊耳区拱圈局部有限元模型。

研究结果表明:吊耳式拱圈的应力水平和疲劳应力、拱脚混凝土应力水平均满足规范要求;吊耳式拱圈局部应力过大的位置主要集中在吊耳与吊杆销钉接触处、吊耳与拱圈连接位置处。

设计需要重点关注该处的构造及验算,可为类似工程设计提供参考。

【总页数】7页(P80-85)
【作者】戴良缘
【作者单位】湖南大学设计研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU391;U443.35
【相关文献】
1.基于ABAQUS软件的大吨位钢箱梁施工吊耳的有限元分析
2.大跨径外倾式拱桥钢箱拱肋拼装误差影响
3.外倾式非对称钢箱拱肋桥的拱梁联结体系分析
4.蕴藻浜
大桥下承式斜靠钢箱拱肋施工技术5.中承式钢箱拱肋拱桥钢主梁吊杆锚固区局部分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

D15型吊耳有限元分析论证

应力云图
位移云图
DESIGN COMPANY
HAN HONGAYU 2014-12-28
结论
对 D15 吊耳进行有限元分析，模拟仿真吊耳受到 15T 重力载荷情况时的应力应变情况，得出结果；最大应力满足材料屈服强度，最少拥有 2.8 倍以上的安全系数，满足使用要求。通过云图分析，可以看出吊耳上边缘大部分材料应力值较小，拥有较高的安全系数。如果考虑节省成本，可对吊耳进行优化，将销口以上部分高度去除，预计可以节省 10%材料成本。
DESIGN COMPANY
ห้องสมุดไป่ตู้
HAN HONGAYU 2014-12-28
假设
我们假设 D 15T 吊耳受到 15T 重量载荷，受力方向为上下高度方向。销口与销之间假设为无间隙连接，不考虑由于线接触造成的应力集中现象。
模型信息
实体 <L_MdInf_SldBd_Nm/>
凸台-拉伸 1
模型名称: D15 吊耳当前配置: 默认
网格信息 - 细节节点总数单元总数最大高宽比例单元 (%)，其高宽比例 < 3 单元 (%)，其高宽比例 > 10 扭曲单元(雅可比)的 % 完成网格的时间(时;分;秒): 计算机名:
实体网格标准网格关闭关闭 4点 5.20312 mm 0.260156 mm 高
76559 50419 5.5799 99.8 0 0 00:00:07 HHY
最大
77.6929 N/mm^2 (MPa) 节: 76534
名称 Displacement
D15 XIN-SimulationXpress Study-应力-Stress
类型 URES:合位移
最小

某柴油机后吊耳强度分析-玉柴吴志鹏

某柴油机后吊耳强度分析吴志鹏广西玉柴机器股司工程研究院广西玉林 537005摘要：应用Abaqus软件，模拟某柴油机后吊耳在承受发动机和变速箱重量的强度情况，分析判断该吊耳结构设计是否合理。

关键词：Abaqus 后吊耳强度1前言在通常的有限元分析中，绝大多数采用线性方法分析，但是这种情况在出现接触的时候局部会产生较大的偏差，在本计算中，采用接触非线性的算法进行计算。

2后吊耳有限元分析过程2.1建立有限元模型本计算针对后吊耳进行强度分析，计算模型包括：前吊耳、后吊耳、螺栓2颗以及缸盖部分。

变速箱重90KG 左右（包括润滑油），发动机的质量300kg，发动机及变速箱重量采用在其质心位置创建MPC，在吊链交点施加等效力模拟，吊链采用Truss单元模拟。

模型利用Hypermesh软件划分网格，在Abaqus/CAE软件里面施加边界条件，由Abaqus求解器进行求解，网格单元为C3D10M。

表1 计算模型单元数和节点数零件数量单元数节点数前吊耳11254522043后吊耳162898101698螺栓21275220970缸盖部分11935331294后吊钩15751111图1后吊耳等网格模型表2 分析中各零件的材料特性零件材料弹性模量(MPa)泊松比前吊耳Q235-A 2.06×1050.28后吊耳Q235-A 2.06×1050.28后吊钩STEEL 2.06×1050.30螺栓40Cr 2.06×1050.28缸盖部分HT250 1.2×1050.272.2 边界条件所有螺栓头部与被紧固件的接触面、所有螺栓螺纹与接触的螺纹孔用Tie连接，吊耳与气缸体部分全部用Slide连接，在Slide接触中，钢与铸铁的磨擦系数值取0.3，钢与钢的摩擦系数取0.15，即吊耳与缸盖之间的摩擦系数取0.3，螺栓与吊耳之间的摩擦系数取0.15。

两边吊链取一个夹角为直角进行计算。