基于ANSYS的汽车起重机吊臂的动态分析
基于ANSYS的桥式起重机动态分析
钢 丝绳绕 组 的刚度
间法 （ ｕ ｓａ ｅ对 桥 架 结 构 进 行模 态 分 析 时 ， Ｓ ｂｐｃ） 取其
［ 稿 日期 ］２ １ 一Ｏ — １ 收 ０２ ４ ５ ［ 者 简 介 ］李 欣 灿 （９ ２ ， ，江 西萍 乡人 ， 汉 科技 大学 讲 师 ， 究 方 向为 车 辆 及 工 程 机 械 的 设计 与检 测维 修 作 １６ 一） 男 武 研
已知某 ２ ０ ｔ ０Ｉ 桥 式 起 重 机是 一 种 经 常 启 动 、 ０ ×２ Ｉ Ｔ
座） 分别施 加 、 ３个方 向的约 束 （ 铰接 处 ） 、 北 和 ｚ两个 方 向的约 束 （ 铰接 处 ） 在 非 司机 室 端 相 南 ，
同位置 分别施 加 、 ２ 方 向的约束 （ 铰接处 ） 个 北 和
［ 键 词 ］桥 式 起 重 机 ； 态 分 析 ；Ａ Ｙ 关 动 ＮＳ Ｓ ［ 图 分 类 号 ］ＴＨ２ ８ 中 １ ［ 献标识码］ 文 ：Ａ
现 代社会 化 大生 产 中 ， 要求 起 重 机 尽 可 能地 增 大起重 量 ， 高稳定 运 动的速度 ， 提 缩短 启 、 动 时间． 制
２ ０
湖 北 工 业 大 学 学
报
２１ ０ ２年 第 ４期
腹 板 的厚度 ． 当小 车位 于起重机 跨 中位置 时 ，等 效 ” “
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制 动 和进行 复杂耦 合 运 动 的弹 性 （ 械 结构 ） 统 ， 机 系 工 作过 程 中将 会 对 桥 架 结 构 产 生强 烈 地 冲 击 和 振
动， 引起 较 大的动 态 应力 ， 产生 动 载 荷 ， 导致 桥 架 结 构 的破 坏． 起重机 进行 动态 分析 ， 仅是 起重 机动 对 不 态 设计 的一个 重要 组 成 部 分 ， 而且 也 是 起重 机 结 构 设 计 的关键所 在． 重机 的动 态分 析 揭 示 了起 重 机 起
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。
基于Ansys Workbench的起重机吊臂结构全伸臂工况的有限元分析
基于Ansys Workbench的起重机吊臂结构全伸臂工况的有限元分析李春风;董庆华;李少杰;郝清龙;王宇飞;曹硕【摘要】通过吊臂吊载,起重机能够实现大高度、大幅度的作业,吊臂是起重机的最主要承载构件之一,吊臂的分析研究对于起重机的结构优化起到了大的作用.以50 t 起重机吊臂为例,借助软件Ansys Workbench对吊臂结构的全伸臂工况进行有限元分析,得到其变幅平面内各处位移和应力,为结构的改进和优化提供了一定的参考.【期刊名称】《承德石油高等专科学校学报》【年(卷),期】2016(018)002【总页数】5页(P17-21)【关键词】吊臂;Ansys Workbench;有限元【作者】李春风;董庆华;李少杰;郝清龙;王宇飞;曹硕【作者单位】承德石油高等专科学校工业技术中心,河北承德 067000;承德石油高等专科学校工业技术中心,河北承德 067000;承德石油高等专科学校工业技术中心,河北承德 067000;承德石油高等专科学校工业技术中心,河北承德 067000;承德石油高等专科学校工业技术中心,河北承德 067000;承德石油高等专科学校工业技术中心,河北承德 067000【正文语种】中文【中图分类】TH21通过吊臂吊载，起重机能够实现大高度、大幅度的作业，吊臂是起重机的最主要承载构件之一，吊臂的强度对于起重机承载最大起重量时的整机起重性能起到了决定性的作用，吊臂自重对于起重机整机倾覆稳定性有着最直接的影响，吊臂结构的设计将直接影响整个起重机的性能，所以对吊臂进行有限元分析是很有必要的。
1.1 吊臂工作原理起重机升降重物，是利用吊臂顶端的滑轮组支撑卷扬钢丝绳来悬挂重物，利用吊臂的长度和倾角的变化来改变工作半径和起升的高度,如图1所示。
吊臂有两节、三节、四节、五节等不同形式，通过变幅机构来实现俯仰功能,如图2所示。
起重臂顶端可以加滑轮，实现吊钩单倍率工作，提高工作速度。
另外，起重臂顶端还可以同时加副臂，实现更大的起升高度。
ANSYS结构优化在起重臂设计中的应用研究
ANSYS结构优化在起重臂设计中的应用研究随着工程技术的不断发展，结构优化在各种工程领域中得到了广泛的应用。
起重臂设计作为机械设计领域中的重要分支，在应用中也面临着一系列挑战，包括重量减轻、强度提高、结构稳定性等问题。
在这些问题中，ANSYS结构优化技术具有着独特的优势，能够帮助工程师设计出更加优化的起重臂结构，提高其性能和效率。
一、ANSYS结构优化技术概述ANSYS是世界领先的工程仿真软件提供商，其结构优化技术能够帮助工程师对复杂结构进行优化设计，并有效地解决工程问题。
结构优化技术主要包括拓扑优化、形状优化、尺寸优化和拓扑尺寸优化等方法。
通过这些方法，工程师可以优化设计出更加轻量化、强度更高的结构，提高结构的性能和效率。
二、起重臂设计中的挑战起重臂是起重机的重要部件，负责吊装和搬运重物。
在起重臂设计中，通常需要考虑结构的重量、强度、刚度和稳定性等问题。
同时，起重臂通常工作在恶劣环境下，需要考虑结构的耐久性和可靠性。
因此，起重臂设计中面临着一系列挑战，需要工程师综合考虑多个方面因素来设计出最优的结构。
三、ANSYS结构优化在起重臂设计中的应用在起重臂设计中，工程师可以利用ANSYS结构优化技术来优化设计结构。
首先是拓扑优化，通过优化结构的拓扑形状，可以有效地减轻结构重量、提高结构强度和刚度。
其次是形状优化，通过优化结构的形状，可以进一步提高结构的性能和效率。
此外，还可以通过尺寸优化和拓扑尺寸优化等方法来优化设计起重臂的尺寸和结构布局，提高结构的工作效率和稳定性。
四、结论在起重臂设计中，ANSYS结构优化技术能够帮助工程师设计出更加优化的结构，提高其性能和效率。
通过结构优化技术，工程师可以优化设计结构的拓扑形状、形状、尺寸和布局，从而实现结构轻量化、强度提高、工作效率和稳定性等目标。
因此，ANSYS结构优化技术在起重臂设计中具有着重要的应用价值，有助于解决工程实际中面临的挑战，推动起重臂设计技术的发展。
基于ansys的某吊件受力模拟分析
吊件受力及变形分析一、问题描述某吊件结构如图1所示，现需验算当1号孔承受18t荷载或2、3号同时承受10t荷载时，该吊件是否会破坏。
考虑到荷载折减系数，本文采用ANSYS分别模拟在以下两种情况下，该吊件的受力及变形：（1）2、3号孔固定，1号孔作用12t荷载；（2）1号孔固定，2、3号两孔分别作用7t荷载。
图1 吊件结构示意图二、有限元模拟由于研究对象为同一结构，故两种情况的模型和材料参数都相同，仅是边界条件有差异，采用映射网格划分法，建立有限元模型如图2所示：图2 有限元模型材料为Q345号钢，取弹性模量为112.0610E Pa =⨯，泊松比为0.28μ=，屈服强度为83.4510y f Pa =⨯。
采用理想弹塑性，即其应力应变关系如图3所示：图3 材料应力应变曲线关于荷载，考虑到钢丝绳穿过吊件的孔洞，通过与孔洞的接触面传递荷载，做以下假设：①钢丝绳与1号孔的接触面为圆孔的上半柱面，与2、3号孔的接触面为圆孔的下半柱面；②荷载垂直于接触面并且均匀分布。
根据合力相等原则，可建立下列等式：sin W p t r d mg πθθ=⋅⋅⋅=⎰ (1)其中：W —吊重，N;p —作用于接触面的等效均布荷载，Pa ；t —孔的高度，m ；r —孔的半径，m ；θ—均布荷载的角度，rad 。
m —重物质量，kg ；g —重力加速度，9.8N/kg 。
由（1）可得： 2mgp rt=（2） 将311210m kg =⨯，323710m m kg ==⨯，1230.03r r r m ===，10.06t m =，230.02t t m ==代入（1）中，可分别求得：71 3.2710p Pa =⨯，723 5.7210p p Pa ==⨯。
1、情况一：2、3号孔固定，1号孔作用18t 荷载 荷载约束情况见图4所示：图4 情况一的荷载与约束图进行静力求解，得到结果如图5～9所示：图5 变形图-斜视图6 变形图-右视图7 变形图-前视图8 总变形云图图9 sint等效应力云图2、情况二：1号孔固定，2、3号孔分别作用9t荷载荷载约束情况见图10所示：进行静力求解，得到结果如图11～15所示：图11 变形图-斜视图12 变形图-右视图13 变形图-俯视图14 变形云图图15 sint等效应力云图三、结果分析情况一：由图5～7可以看到，吊件变形情况，最大位移为0.109mm；由图8可知，最大位移发生在1号孔上孔壁加厚板处。
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ANSYSWorkbench汽车起重机副臂的性能分析
基于ANSYSWorkbench汽车起重机副臂的性能分析针对汽车起重机副臂长细比较大，在考虑自重、载重和拉力时，副臂结构易发生变形的这种情况，分别利用有限元分析软件ANSYS Workbench和力学计算方法对副臂进行位移及应力的计算，得到在不同工况下副臂所承受的最大位移和最大应力，为副臂机构的设计计算及以后的结构上的优化提供依据。
标签：副臂；ANSYS Workbench；变形；应力.引言随着现代化速度的不断增加，起重机械在生产生活中应用范围逐步增大，所起到的作用也日益增加。
又由于汽车起重机作业性能高、使用灵活、价格相对便宜的特点，使得其在工程施工和城市建设中扮演着重要的角色。
但是由于伸缩主臂结构布置紧凑，并且自身质量很大，而且回转工作时对机动性能有一定的要求，使得主臂的伸长范围受到一定的限制。
又由于起重机工作时要求幅度很大、扬程较高，副臂为了满足这些要求，渐渐成为主臂结构和性能的补充和延伸。
但是副臂工作时受力大、工作条件恶劣并且结构复杂，人们便提出其自身工作重量轻，工作可靠的要求，因此对副臂进行准确的结构分析也显得十分重要。
ANSYS Workbench是一款大型CAE分析软件和应用平台，它综合了建模工具、分析工具、优化分析等多种功能于一身，其中的概念建模使副臂这种悬臂梁结构创建与修改变得简便。
1 材料属性的建立副臂弦杆材料采用Q345B，屈服极限？滓s=345Mpa。
其安全系数n=1.34，弹性模量E=210000MPa，泊松比？滋=0.28，密度？籽=7.9g/cm3。
Q345B属于普通低合金钢，其塑形及焊接性能十分良好，并且有一定的强度，实用性能好而且价格也比较便宜，性价比较高，适用于副臂这种悬臂梁结构。
2 概念建模概念建模对于创建和修改线体或面体非常便利，并最终将这些体生成有限元中的梁模型或板壳模型，在Design Modeler 使用概念建模中对副臂的桁架结构进行建模时，系统将自动连接梁单元组成的桁架结构，和一般CAD 软件建立的三维模型相比更加适合桁架结构的有限元分析，并且还可以对模型尺寸进行随时的修改，计算结果也可以快速更新，也比普通的CAD 软件模型修改再导入计算的模式更加的方便快捷。
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
某车载起重机吊臂刚柔耦合系统动态性能分析
是不 准确 的 。本 文主要 用 ＡＤ ＡＭＳ和 ＡＮＳ ＹＳ软件 对 吊臂 机械 结构进 行 刚 柔耦 合 建模 与仿 真 ， 究分析 研
吊臂 工作 的动 态性 能 ， 以及 吊臂 的应 力和应 变 ， 了解其安 全性 能 ， 以后 的优 化做 准备 工作 。 以 为
关 键 词 ： 柔 耦 合 ； 态 性 能 分 析 ； ＡＭ Ｓ 刚 动 ＡＤ Ａ ＹＳ ＮＳ
Ｅｉ刘 延 俊 ， 敬 伟 ， 祥 臻 ．半 自动 抹灰 机 的 气 动 系 统 设 计 ｌ 赵 孔 ［］ Ｊ．机 床 与液 压 ， ０ ４１ ） １ ７１ １ ２ ０ （ １ ：０ —７ ．
操作 中也 可采用 将 水平 换 向器旋 转 ９ 。 行 横 向补 ０进
灰。
Ｅ］薛 奎 ．新 型 半 自动 多 功 能 抹 灰 机 ［］ ２ Ｊ ．建 筑 机 械 化 ，０ ２ ２ ０
虚拟样 机技 术 已经成 为系 统分析设 计 的重要 手段 。
１ 吊臂 机 械 结构 的建 立
如 图 １所 示 ， 三节 吊臂 式 起 重机 采 用 三 节伸 缩 式 箱型 吊臂 ， 各节 臂 之 间靠 搭 接 的上 下 滑与 转 台通 过销 轴 铰 接 ， 中部
与变 幅液压 缸铰 接 。吊臂 的截 面是 四边形 截面 。
泵开始 供 油 ， 通过 同步液压 缸伸 出 ， 叉结 构下 降至 剪 低位 。垂 直移位 并 开始 出灰 、 灰 ， 抹 碰墙对 剩余 段补
灰 ， 移下 一段 依 次 连续 实 施 机 械 化粉 墙 作 业 。在 平
参 考 文 献
ｓ ｒ ｉ ｆｔ ｒ ｏ ｗ ｏ ｋｉ ｏｎ ｔｏ ｎ ｉ Ｕｔ ｔ ａ ｅ ｙ ｐｒ ｅ ｔ ｗ ｈｉｈ ｃ ｎ ｂｅ ａ ｒ ｐａ ａｉ ｎ ｆ ｕ ｕｒ ｔ ａｎ ｏ ｈｅ ａ ｍ ｎ ｒ ｎｇ ｃ ｄｉｉ ｎ ａ ｄ ｆｎｄ Ｏ ｉｓ ｓ ｆ ｔ ｏｐ ｒ ｙ， ｃ ａ ｐ ｅ ｒ ｔｏ ｏｒ ｆ ｔ ｅ ｏｐｔｍ ｉｅ ｒ ｉ ｚ ｅ
基于ANSYS的挖掘机动臂吊具的有限元分析
基于ANSYS的挖掘机动臂吊具的有限元分析摘要：动臂的平衡吊具受力较复杂，且不规则，而简化成杆或者梁的模型计算其理论强度和实际工况误差较大，文章利用有限元通用软件ANSYS采用多载荷步的方法校核其强度。
关键词：动臂；吊具；有限元分析；ANSYS；多载荷步ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro／Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
文章利用ANSYS 10.0对工程机械挖掘机的部件动臂的起吊吊具做了有限元分析，以便保证吊具的强度和可靠性。
1建立proe模型建立的proe模型如图1所示。
图中绿色的实体即起吊吊具，最上面的圆孔处用卸扣和吊链连接，此处省略。
将该吊具从PROE中导出成IGS格式的ANSYS可识别的通用实体文件。
IGES （Initial Graphics Exchange Specification）是一种被广泛接受的中间标准格式，用来在不同的CAD和CAE系统之间交换几何模型。
对于输入IGES文件，ANSYS 提供两种选项：①SMOOTH选项。
没有自动生成体的能力，模型输入后需要一些手工的修复，而且，它不支持增强的拓扑和几何修改工具，所以用户必须用标准的PREP7机和工具来修改模型。
②FACETED选项。
采用增强的数据库，自动合并和生成体，如遇到问题，会提醒用户并激活一组增强的拓扑和机和工具来修复模型，大多数应采用该选项，对大型复杂的几何模型，建议采用SMOOTH选项。
文章采用第二种格式导入，在Import IGES File对话框中选Defeature model 选项导入后如2图所示。
此处全局坐标用标准的笛卡尔坐标系，坐标系在PROE中导出IGES格式时候设置在最上面的孔处，导入时在ANSYS中默认此坐标系。
基于Ansys的起重机结构强度分析及剩余寿命预测
基于Ansys的起重机结构强度分析及剩余寿命预测摘要：本文采用Hypermesh软件建立臂架式起重机有限元模型，在Ansys 中计算了起重机在最危险载荷工况下的应力和变形，找出了起重机的薄弱环节，指出了检测重点，为寿命评估提供基础数据。
从断裂力学疲劳分析的角度估算起重机的理论使用寿命，给出了裂纹长度与累积使用次数的关系，当裂纹长度大于某尺寸时，裂纹的扩展速率明显加快，需要采取相应的修复措施，为起重机的检修工作提供理论指导。
关键词：起重机强度分析裂纹扩展0引言本文研究的对象是在海上平台使用了接近20年的臂架式起重机，由于使用多年，已经出现了很多安全隐患。
如：疲劳裂纹，锈蚀等，起重机故障发生率明显高于以前，起重机使用性能及安全性能已严重下降。
由于实际情况的需要，不能轻易的将起重机更换，因此起重机的安全性和可靠性问题就成了日益突出的问题。
目前国内外对起重机的剩余寿命评估主要采用现场检测和基于理论分析方法[1-3]，本文根据臂架式起重机实际状况采用理论分析方法，有限元分析结合断裂力学估算法，对其臂架剩余寿命作出预测。
1 起重机疲劳寿命预测1.1 疲劳寿命预测模型建立由于本文中起重机使用性能及安全性能下降主要由于累积疲劳损伤造成，因此必须对今后的使用可靠性能进行评估，根据目前工程领域应用最广泛的线性累积损伤理论—迈因纳理论[1]，材料的疲劳破坏是由于循环载荷的不断作用而产生损伤并不断积累造成的；疲劳损伤累积达到破坏时吸收的净功W与疲劳载荷的历史无关，并且材料的疲劳损伤程度与应力循环次数成正比。
设材料在某级应力下达到破坏时的应力循环次数为N1、经n1次应力循环而疲劳损伤吸收的净功为W1，根据迈因纳理论有：（1）则在i个应力水平级别下分别对应经过ni次应力循环时，材料疲劳累积损伤为（2）其中ni为第级i应力水平下经过的应力循环数；Ni为第i级应力水平下的达到破坏时的应力循环数。
当D值等于1 时，认为被评估对象开始破坏。
基于ANSYS的全地面起重机吊臂有限元参数化建模与分析
察 吊臂工作时的危险区域 。整个分析过程方便 、易 操作 ，大大减 少 了设 计人 员 的工作 量 ，提高设 计 质
量 ，缩 短 了起 重机 的研 发周期 。
１ 程序 简 介
程序内部框架如图１ 所示 。ＬＯＡＤＣ Ｅ 件 ＡＳ 文
囤 ， Ｍｔ￣ ￣ｔｔ Ｙｉ Ｓｂ Ｓ 固 菇 ： 盘 鼗 围Ｚ Ｂ ｓ Ｒ ￣ Ｊ ＂
ａ ｌ ｓｓ ｎａ ｙ ｉ ｂａ ｅ ｏ ＡＮＳＹＳ ｓ ｄ ｎ
Ｊ ＡＮＧ ａ —ｗｅ Ｉ Ｚｈ ｏ ｎ， ＣＨＥＮＧ ｉ Ｋａ
本 文将 参数 化思想 引入 有限元 分析 过程 Ｊ ，
以ＡＮＳ 的二 次 开 发 工 具 ＡＰ 语 言 为基 础 ，以 ＹＳ ＤＬ
便 于 分 析 观 察 的 Ｅ ＣＬ 件 ；Ｓ ＸＥ 文 ＯＵＣ 文 件 夹 Ｅ 中存 放 ＡＮＳ 建模 过 程 中生 成 的各 节 吊臂 的有 限 ＹＳ
同组合 方式以及不 同工况 时的有 限元参数化模型 Ｂｌｎ Ｃ ｒａｈｂ ｔ 及 Ｚ — ＵＮ．ＡＴ ａｋ ｕｐｔ．ａ／ ２ ￣ ＢＲ Ｂ 为利 用ＤＯＳ 批 。在 对 起重 机 建立与分析计算 。避免了大量重复工作 ，设计人员 处理 语 言 编写 的启 动 和调 用 程序 Ｊ
只需 在 吊臂结 构文本 中输 入各 节 吊臂 的结 构尺 寸 ， 在工 况文 本 中输 入需 要分 析计算 的工况 ，该程 序就 能 自动进 行参 数化 建模 、分析 计算 ，最 后得 到相应
图１ 程序 内部框架示意 图
［ 收稿 日期 ］ ０ ２ ０ — ６ ２ １— ３ ２ ［ 通讯地 址 ］姜兆 文 ，吉林省长 春市人 民大街５ ８ 号 吉林 ９８
大学南岭校 区机械材 料馆７ ９ ４ 室
Ｃ Ｎ Ｔ Ｕ ＴＯ Ｃ ＩＥ Ｙ ２ １ ８９ Ｏ Ｓ Ｒ Ｃ ＩＮＭＡ ＨＮ Ｒ ０ ７ ２
基于ANSYS高空作业车吊臂结构的有限元分析
内容摘要城市化建设的飞速发展，城市的高层建筑群越来越多，对适合于此类建筑物施工的高空作业车设备需求量与日俱增。
作业臂是高空作业平台的重要承载部件之一，也是整机结构强度相对薄弱的部分，其力学性能对机械的正常运转有直接影响，为了保证工作人员高空作业时的人身安全，其作业臂有着严格的设计要求。
针对此问题，在对其结构进行详细分析的基础上，可以利用ANSYS软件与CAD软件的数据交换功能，将AutoCAD软件中建立的作业臂的三维几何模型导入ANSYS中, 选择solid92实体单元，利用ANSYS强大的网格划分功能，分析作业臂的结构和受载特点，建立有限元模型进行作业臂结构的强度和刚度分析，确定危险截面或危险点得应力分布及变形，找出结构设计中的不合理因素，对作业臂模型的截面尺寸形式进行了合理的优化设计，以达到节约材料，节省成本，并保证作业臂的安全系数。
关键词: 高空作业车作业臂有限元分析截面ANSYSAbstractWith the rapid development of urbanization, The urban architecture is to be more and more, which demand more and more the appropriate equipment for the construction of such buildings. Telescopic boom is one of an important bearing component in Aerial Work Platform, and also is relatively weak machine parts, whose mechanical properties has a direct impact on the normal operation of the machine. It is necessary and important to research the mechanical properties of the working arm in the design field of aerial working platform for ensuring the person safety in aerial working.In this situation, based on the detailed analysis of working arm structure, and then the 3D geometry model has been made in the platform of AutoCAD, the model was imported into the ANSYS. Making use of the solid element solid92 and powerful gridding partition ability of ANSYS and then using the function to analyze the structure of the working arm and the load characteristics of the operating arm. To establish the finite element model of the structure is to analyze strength and stiffness, which will determine the dangerous section or dangerous point and deformation to identify the unreasonable factors of the structural design. The overall performance will be improved. The plate thickness is optimized to reduce the material and the cost and to ensure the safety factor of the operating arm.Key words: Aerial working platform Working arm Finite analysis Section Ansys第1章绪论1．1课题的研究背景与意义工程机械广泛应用于经济建设的各部门，在整个经济发展中占有十分重要的地位。
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的汽车起重机伸缩臂参数优化设计
型 及 各 截 面 尺 寸 参 数 较 多 ，使 得 在 设 计 臂 架 时 往 往 不 能 在 满 足 吊 载 工 况 的 情 况 下 使 臂 架 自重 最 轻 ，而 臂 架 的 自重 对 吊载 有 重 大 影 响 。 因 此 ，
解 决 滑 块 与臂 架 之 间 的 接 触 问题 。采 用 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ的
接 触 单 元可 以很 好 的实 现 ，但 因模 型规 模 大 ，且 接 触 问 题属 于 非线 性 问题 ，求 解 时 的反 复 迭 代 计
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｔ ｒ ｕ ｃ ｋ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ；ｔ ｅ ｌ ｅ ｓ ｃ ｏ ｐ ｉ ｃ ｂ ｏ ｏ ｍ ；ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ；ＡＰ ＤＬ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ；ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ —ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ
０ 引 言
缺点 ，对 臂架截面尺寸参数采用基 于 Ａ Ｐ Ｄ Ｌ语 言的 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ 进行优化设计 计算 ，在满足应力 和变形的情况下实现质
量最 轻 ，从而实现 了轻量化设计 。 关键词 ：汽车起重机 ；伸缩臂 ；优化设计 ；Ａ Ｐ Ｄ Ｌ语 言 ；轻量化
中图 分 类 号 ：Ｔ Ｈ ２ １ ３ ． ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １— ０ ７ ８ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ １ — ０ ０ ２ １— ０ ４
基 于 Ａｎ ｓ ｙ ｓ的汽 车 起 重 机 伸 缩 臂 参 数 优 化 设 计
基于Ansys Workbench的起重机吊臂结构全伸臂工况的有限元分析
·１９ ·
臂 简化 为简 支外 伸 梁 进 行 分 析 。 为 垂直 力 Ｑ和 起 升 绳 拉 力 对 吊臂 轴 线 偏 心 引 起 的力 矩 如 公
式 （２）所 示 ：
Ｍ￡ｙ＝ Ｑｇｅｌ ｓｉｎ 一Ｔｅ２ＣＯ 式 （２）中 ：ｅ 为臂 端定 滑轮 与 吊臂 轴线 的偏心距 ；ｅ，为臂 端导 向滑 轮与 吊臂轴 线 的偏 心距 。
Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍ ｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｒａｎｅ Ｂｏｏｎｌ Ｄｅｖｉｃｅ ｉｎ Ｆｕｌｌ Ａｒｍ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳ Ｗ ｏｒｋｂｅｎｃｈ
ＬＩ Ｃｈｕｎ—ｆｅｎｇ，ＤＯＮＧ Ｑｉｎｇ—ｈｕａ，ＬＩ Ｓｈａｏ—ｊｉｅ， ＨＡ０ Ｑｉｎｇ—ｌｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙｕ—ｆ ｉ，ＣＡ０ Ｓｈｕｏ
ＩＳＳ Ｎ １Ｏ Ｏ８ —９４４ ６ ＣＮ １３—１２６５／ＴＥ
承 德 石 油 高 等 专 科 学 校 学 报 第 １８卷 第 ２期 ，２０１６年 ４月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｅ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｌｌｅｇｅ
Ｖｏ１．１８，Ｎｏ．２，Ａｐｒ． ２０１６
基 于 Ａｎｓｙｓ Ｗ ｏｒｋｂｅｎｃｈ 的起 重 作 原理 、结构 尺 寸及 其 受力分 析
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。
基于ADAMS和ANSYS的起重机动态仿真分析与故障诊断的开题报告
基于ADAMS和ANSYS的起重机动态仿真分析与
故障诊断的开题报告
1. 研究背景
随着我国经济的发展，起重机在现代工业生产中得到了广泛应用。
起重机的动态性能和安全性直接关系到生产效率和工人安全，因此需要研究起重机的动态仿真和故障诊断方法。
2. 研究内容
本课题主要研究基于ADAMS和ANSYS的起重机动态仿真分析和故障诊断方法。
具体内容包括以下几个方面：
(1) 建立起重机的动态仿真模型，包括吊臂、起升机构、行走机构等部分，并利用ADAMS软件进行仿真分析，得出起重机的动态特性。
(2) 建立起重机的有限元分析模型，包括吊臂、起升机构、行走机构等部分，并利用ANSYS软件对起重机进行动态力学分析，得出起重机的应力、变形等参数。
(3) 利用ADAMS和ANSYS两种模型，对起重机的工作过程进行集成仿真分析，得出起重机在不同工况下的动态特性、应力和变形等参数。
(4) 基于仿真模型和实际运行数据，研究起重机的故障诊断方法，包括故障特征提取、故障分析和故障诊断等步骤。
3. 研究意义
本研究可以提高起重机的安全性和运行效率，为起重机的优化设计和故障诊断提供技术支持，具有重要的实际意义。
4. 研究方法
本研究采用仿真分析方法，利用ADAMS和ANSYS软件建立起重机的动态仿真和有限元分析模型，对起重机的动态特性和应力分布进行分析，同时结合实际运行数据和故障经验，研究起重机的故障诊断方法。
5. 研究进程
目前，已经完成起重机动态仿真模型的建立和初步仿真分析，正在进行有限元分析模型的建立和动态力学分析。
接下来将继续开展起重机的集成仿真分析和故障诊断研究。
基于ANSYS的汽车起重机吊臂的动态分析
Ｑ ２ 汽 车起 重机 吊臂静力分析 的基 础上 ，分别在 吊臂各种工 Ｙ５ 况下 ， 对吊臂整体进 行了有限元 的模态分析 ， 提取影 响吊臂性能
从 不 用传统的力学方法 ， 计算复杂 ， 且计算精度较低 ， 计算 时仅考虑几 的模 态 振 型 和 频 率 ， 而 了解 在 各 种 工 况 下 ， 同频 率 载 荷 对 整 个 危 险 截 面 的强 度 ， 一定 的局 限 性。用 有 限元 法 进 行 结 构 强 度 体 吊臂 的影 响 和 吊臂 整 体 动 态 刚 度 特 点 ，为设 计 和改 造 提 供 理 有 。 和刚度分析 ， 准确、 既 经济 、 可靠 ， 又能得出构件在各种工况和不 论 依 据 Ⅲ
ＹＡＮＧ ｎ — Ｐ ｉ ｇ ， ＨＵ Ｘｉ ｏ Ｎａ Ｈｏ ｇ Ｙｉ ＡＮ Ｊｎ ， ａ — ｎ ． 一
（Ｌａ ｎｎ ｅ ｏｈ ｍｉ ｌ ｏ ｅｅ Ｊ ｚｏ ２ ０ １Ｃ ｉａ ｉｏ ｉｇＰ ｔ ｃ ｅ ｃ ｌ ｇ ，ｉ ｈ ｕ１ １０ ， ｈｎ ） ｒ ａＣ ｌ ｎ （ ｉ ｎｎ ｎｖ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ， ｎｈ ｕ １ ０ ， ｈｎ ） ａ ｉ Ｕ ｉ ｓｙｏ ｃｎ ｌ ｙ Ｊ ｚｏ Ｃ ｉａ Ｌｏ ｇ ｅ ｔ Ｔ ｏ ｉ ２０１ １
【 ｓｒｃ］ ｒｍ ａｓｏ Ｎ Ｙ ｏｔａｅｕｄｒ ｉｅｅ ｔ ｏｋｃｎ ｉｏ ｆｎｔ ｅ ｍ ｎ ｏａ ａ ｓ Ａｂｔａｔ Ｂ ｅｒ ｔ ｆＡ Ｓ ＳＳ ｗ Ｆ，ｎ ｅ ｆ ｒｎ ｒ ｏｄｔｎ ｉ ｌ ｅ ｔ ｄｌｎ ｌ ｉ ｆ ｄｆ ｗ ｉ ｉ ｅ ｅ ｍ ａ ｙｓ
ｏ ｏ ｍ ｏ ｔ ｃ ｒｎ ａ ｃ ｎ ｕ ｔｄ Ｉ ｒｃｄ ｒ ｉ ｅｐ ｔ ｔｄｗ ｉｈｉｃｕ ｅ ｓｌ ｏ ｅｉｇ ｍ ｓｉｇ ｎｂ ｏ ｒ ｋｃａ ｅｗ ｓ ｏ ｄ ｃｅ ，ｔｐ ｏ ｅ ｕｅ ｓ ｘ ａ ａｅ ， ｈｃ ｌｄｓ ｏｉ ｍ ｄ ｌ ， ｈｎ ， ｆ ｕ ｓ ｉ ｎ ｄ ｎ ｅ
基于Ansys_Workbench_的平头塔式起重机臂架结构优化分析
基于Ansys Workbench的平头塔式起重机臂架结构优化分析黄江涛 高崇仁 王国涛 田星宇 周芳宇太原科技大学 太原 030024摘要：由于臂架是平头塔式起重机质量占比较大的结构，对整机的性能影响至关重要，故对臂架结构进行优化设计可大大提高整机的工作性能。
为此，文中采用许用应力法完成对平头塔式起重机臂架结构的初步设计计算，并对整机工作环境进行分析，了解起重臂架的工况，并使用Ansys Workbench软件对臂架进行静力学分析，以通过求解得到的应力云图和形变云图验证臂架结构设计计算的强度和刚度。
另外，对起重臂架进行模态分析，获取结构自身前六阶的固有频率和振型，为结的故障诊断和预警提供了可靠的理论依据。
在保证结构强度和刚度的前提下，通过对起重臂架各弦杆截面进行优化，从而降低臂架自重，提升材料的利用率，为起重臂架的轻量化设计提供参考思路。
关键词：平头塔式起重机；臂架结构；有限元；优化分析；模型中图分类号：TH.213.3 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2023）16-0037-06Abstract: Boom occupies a large proportion in the mass of flat-top tower crane, which has a great influence on the performance of the whole machine. Therefore, the optimization design of boom structure can greatly improve the performance of the whole machine. Therefore, the authors completed the preliminary design and calculation of the boom structure of the flat-top tower crane by using the allowable stress method, and analyzed the working environment in order to understand the working conditions of the boom. The static analysis of the boom was carried out by Ansys Workbench software, and the strength and stiffness in the design and calculation of the boom structure were verified by the stress nephogram and deformation nephogram obtained by solving. In addition, the modal analysis of the boom was carried out in order to obtain the first six natural frequencies and vibration modes, which provides a reliable theoretical basis for fault diagnosis and early warning. Under the condition of ensuring the structural strength and stiffness, the cross section of each chord of the boom is optimized, so as to reduce the self-weight of the boom and improve the utilization rate of materials, which provides a reference for the lightweight design of the boom.Keywords:flat-top tower crane；boom structure；finite element method；optimization analysis；model0 引言近年来，随着国家绿色发展政策的推进和回收体系的完善，作为占比20%的再生资源废纸的回收量持续增长，使纸品公司对存储环境的空间利用率提出了更高要求。
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通过吊臂模态的前五阶振型，可以清楚的看到吊臂形成共 振时的变化趋势，沿着水平方向和铅直方向随频率的改变，振型 明显不同，可能出现破坏的危险截面不仅仅局限于应力最大的四
其摆动周期公式为：
个危险截面，吊物沿横向对吊臂的激励时振型即第四节臂明显做
姨 T=2π L g 固有频率 f=1/T，因此吊臂吊重的外部激励与吊重钢丝绳滑 轮组的长度有关，分别取吊绳长度最值，最大值 31m，最小值 3m， 由单摆运动的特点得到吊重与钢丝绳滑轮组的单摆运动频率。 吊物沿横向对吊臂的激励频率分别为： fmax=0.28780Hz ，fmin=0.08953Hz 。 吊物沿铅直方向对吊臂的激励频率分别为： fmax=0.57560Hz，fmin=0.17906Hz。 因此，在吊臂的模态分析结果中，选取其中对吊臂有显著影 响的模态进行分析，其余模态作截断处理，吊臂有限元模型部分 模态频率，如表 2、图 5 所示。
Z YX
图 4 吊臂有限元模型 根 据 汽 车 吊 臂 组 合 结 构 的 结 构 特 点 ， 选 用 SHELL63，
No.1
Jan.2011
机械设计与制造
227
MASS21，LINK10 单元类型。以 SHELL63 单元模拟吊臂主体结构
钢板，在加强板处加大 SHELL63 厚度，创建 MASS21 单元并与销
垂直方向做类似 正弦波波动
0.54533
横向做类似正 弦波摆动
1.4227
横向做类似正弦波 并伴随扭转摆动
法）等 7 种模态提取方法。本例利用 AN SYS 软件中的 Block 3.3.3 模态频率及振型分析
Lanczos 法对吊臂的模态进行分析计算。 由汽车起重机吊臂在各种工况中，吊重钢丝绳摆动的不同
全伸臂工况 ：臂长：32.40m；最大起重量：7.5t ；工作幅度： 5.0m。
其工况示意图，如图 3 所示。
图 3 吊臂结构工况示意图
3.2 吊臂参数化建模
ANSYS 有限元分析软件可以进行复杂的三维建模，虽然其 建模功能相对于大型的 CAD 软件弱，但用三维绘图软件进行复 杂建模，调入 ANSYS 后会出现模型元素的丢失，尤其用三维绘图 软件建模很难对模型进行参数化，本文直接在 ANSYS 环境下，分 别以吊臂的仰角、吊臂截面尺寸、加强板的位置、尺寸等为参数， 创建吊臂模型。
第1期
机械设计与制造
2011 年 1 月
Machinery Design ＆ Manufacture
225
文章编号：1001-3997（2011）01-0225-03
基于 ANSYS 的汽车起重机吊臂的动态分析 *
杨红义 1 潘 静 1，2 胡小男 2 （1 辽宁石化职业技术学院，锦州 121001）（2 辽宁工业大学，锦州 121001）
＊来稿日期：2010-03-28 ＊基金项目：辽宁省重大科技攻关项目（2006219008-4A）
缸内衬热应力的分布图，如图 5 所示，图（a）中红色的线为 1150℃等 温线即侵蚀线，青色，蓝色线分别为 1000℃，800℃等温线；图（b）为周 向应力分布图，炉缸环缝处周向应力为拉应力，且其应力值较大。破 损调查炉缸侵蚀线图（图略），该高炉炉缸炉底侵蚀预测软件可以较 直观地反映高炉炉缸炉底侵蚀情况，能够给高炉现场操作提供参考。
频率避开外部激振频率。另外，通过对模态振型的分析，还可以直 观了解吊臂整体弯曲刚度和扭转刚度的分布情况[2]。
用于模态分析的有限元的基本方程为：
0 M 00u咬 0+ 0 C 00u觶 0+ 0 K 00 u 0 = 0 F 0 t 00
式中：0 M 0 —质量矩阵；
0 C 0 —阻尼矩阵； 0 K 0 —刚度矩阵；
A=800
B=1000
C=1150
-39.025
-28.152
-17.279
-6.405
4.468
-33.589
-22.715
-11.842
-9.6865
9.905
（a）侵蚀线
（b）炉缸内衬周向应力分布图
图 5 计算结果
4 结语
实践表明，直接利用高炉热电偶测试数据作为边界条件，对
炉缸进行温度场计算的方法，使计算效率大大提高；在侵蚀线逼
6 李家新，苏宁，唐成润．高炉炉底侵蚀状况动态监测模型的开发［J］．炼铁， 2001（4）
226
杨红义等：基于 ANSYS 的汽车起重机吊臂的动态分析
第1期
2 模态分析理论
在结构动力学分析中，模态分析理论是基础，工程实践中模
态分析技术广泛应用于评价结构系统的动态特性。通过模态分
析，得到系统的固有频率和振型，在设计与改进时使结构的固有
0 u 0 —位移向量；
0 F 0 t 00 —作用力向量；
t —时间。
若假定为自由振动，F（t）=0 时，忽略阻尼的影响，方程简化
为：0 M 00u咬 0+ 0 K 00 u 0 = 0 0 0
若假定为谐运动，模态分析的运动方程方程转化为：
00 K
2
0 -ω
0 M
000 u 0 = 0 0 0
2
由此便可求出特征值 ωi 和特征向量{u}i ，进一步求得系统 各阶固有频率、固有振型[3~4]。
度为 7 850 kg/m3，弹性模量为 2.1×1011Pa，泊松比取 0.3。有限元 模型规模为：节点数 61829，单元数 63347。如图 4 所示。
3.3 吊臂有限元模态分析 3.3.1 边界条件的给定
一阶 二阶 三阶
四阶 五阶 十阶
（b）工况 3 图 5 吊臂有限元模型前五阶和第十阶模态振型
通常 QY25B 汽车起重机吊臂以四种工况为代表进行设计 的，四种工况分别为：
基本臂工况 ：臂长：10.50m；最大起重量：24t ；工作幅度： 3.5m。
中长臂工况 1：臂长：17.70m；最大起重量：15t ；工作幅度： 4.0m。
中长臂工况 2：臂长：24.90m；最大起重量：11t ；工作幅度： 4.0m。
中图分类号：TH16 文献标识码：A
1 引言
随着汽车起重机制造技术的不断发展，作为汽车起重机的 关键技术之一，吊臂的设计制造技术日益被人们所重视。
在起重机吊臂的设计中，尤其中小吨位的吊臂设计，通常采 用传统的力学方法，计算复杂，且计算精度较低，计算时仅考虑几 个危险截面的强度，有一定的局限性。用有限元法进行结构强度 和刚度分析，既准确、经济、可靠，又能得出构件在各种工况和不
2 周有德．高炉炉缸形成“蒜头状”侵蚀的分析和对策［J］．钢铁，1998，33 （2）:4~6
3 唐勇，苍大强，唐刚等．宝钢三号高炉炉缸炉底侵蚀预测数值模拟［J］．辽 宁工学院学报，1999（5）
4 孔祥谦．有限单元法在传热学中的应用［M］．北京:科学出版社，1998： 123~195
5 Jin-Su JUNG，Young-Keun SUR，Gap-Yeol KIM．送风状态下以数模法估 算炉缸侵蚀状态［J］．钢铁，1999，34（增刊）:119~123
3.3.2 模态计算及分析
ANSYS 具有强大的模态分析功能，它提供了包括 Block Lanczos 、Su space（子空间法）、Reduced（缩减法）、Damped（阻尼
中长臂工况 1
频率
振型描述
一阶 0.154249 垂直弯曲模态
二阶 0.170298
第四节臂明显 做横向摆动
三阶 0.296265
3 吊臂有限元分析过程
3.1 QY25B 汽车起重机吊臂力学模型
本文所研究的 QY25B 汽车起重机吊臂采用箱形液压伸缩
式吊臂，共四节，其基本臂为直臂式，基本臂根部绞点位于回转中
心的后侧，如图 1 所示。
0.245 0.499
α 0.20.7152
准Q/z 准Q
G
B40
G 30
G 20
G 10
G
F
0
The finite element modal analysis on boom of truck crane
YANG Hong-Yi1，PAN Jing1，2，HU Xiao-Nan2 （1Liaoning Petrochemical College，Jinzhou 121001，China） （2Liaoning University of Technology，Jinzhou 121001，China）
【摘 要】基于 ANSYS 软件对汽车起重机整体吊臂进行了有限元模态分析，提取影响吊臂性能的 模态振型和频率，从而了解各种工况不同频率载荷对整体吊臂的影响和吊臂整体动态刚度特点，为吊臂 设计和改造提供理论依据。
关键词：ANSYS；模态分析；固有频率；振型；动态刚度 【Abstract】By means of ANSYS software，under different work condition finite element modal analysis on boom of truck crane was conducted, Its procedure is expatiated，which includes solid modeling，meshing， applying loads，the modal vibration models and Frequencys of the boom are Affecting the crane perfor － mance，which are Extracted to understand dynamic rigidity characteristics and effects of Overall boom under different work condition，to provide a theoretical basis for the design and reconstruction of the boom. Key words：ANSYS；Modal analysis；Natural frequency；Vibration model；Dynamic rigidity