基于ANSYS Workbench的塔机吊臂有限元分析

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基于ANSYS的塔式起重机结构有限元分析计算

１．２模型的简化处理
结构的计算模型既要控制规模、又要能保证计算结果的精度，使分析计算在有限的条件下更快、更好地完成，为此在建立该型塔机的有限元模型时做了一些简化处理： ① 将司机室等对分析计算结果影响较小的结构采取忽略处理； ②把吊重和吊钩、变幅小车的质量并看作起升载荷。１．３建立计算模型本塔式起重机所用材料的弹性模量为２ｌＯＧＰａ、泊松比为０．３、密度为７８００ｋｇ／ｍ。。采用编制ＡＮ — ＳＹＳ命令流的方式建立了如图１所示的塔式起重机有限元计算模型，其节点数为３５７、单元数为５３７。２边界条件的处理２．１载荷本次设计塔机所受载荷只考虑起升载荷与自重载
图２塔式起重机应力云图
３．２强度校核
为使塔式起重机安全工作，其构件应满足强度条件：
≤［］。、其中：为相当应力．［］为材料的许用应力。（下转第６２页）
收稿日期：２０ｔ３ — ０３ — ２１；修网日期：２０１３ — ０４ — １５
１．１单元类型的选择
荷，此处通过集中力方式施加起升载荷，而由材料密度、重力加速度与质量单元施加自重载荷。
２．２约束

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的起重机箱型悬臂梁优化设计

５００
５…
２形变、应力对腹板垂直长度的响应
由表１可以看出，通过拓扑优化和参数优化，在满足最大变形量和最大许用应力的条件下，使得箱型悬臂梁的总体质量共降低２７．９％，大大提高了材料的利用率。■
万方数据
基于ANSYS Workbench的起重机箱型悬臂梁优化设计
万方数据
－Ｉ
Ａｃａｄｅｍｉｃ
Ｆｏｒｕｍ学术论坛
对比，发现形变量与应力值远小于许用值，因此，可对该悬臂梁进行拓扑优化，在满足设计要求的条件下，减１．建立悬臂梁的有限元模型首先，通过三维建模软件ＳｏｈｄＷｏｒｋｓ对应接口将箱型悬臂梁模型导入有限元分析软件ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ中，采用Ｓｏｌｉｄｌ８７单元类型来建立有限元模型，定义箱型悬臂梁的材料属性为结构钢，弹性模量（杨氏模量）
造设计空间的响应面云图或响应曲线。本文以悬臂梁的
最大变形和最大应力为目标参数，以箱型悬臂梁支架尺寸为设计变量进行优化，得到箱型悬臂梁支架的最优设
计尺寸。
四虽叠蛋ｊ玉至要圈
以某型号定柱式悬臂起重机箱型悬臂梁为研究对象，通过三维建模软件ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立箱型悬臂梁的等比例
１工字钢；２悬臂梁支架；３回转马达固定架；４回转支撑架图１箱型悬臂梁三维模型
为２×１０５ＭＰａ，泊松比０．３，密度７２３５ＭＰａ。
８５０
轻结构白重。设置重量减小２０％为优化条件，对箱型悬臂梁进行形状拓扑优化，将箱型悬臂梁应力以及形变量较小的部分剔除，其优化结果如图４。
ｋｇ／ｍ屈服强度
其次，对悬臂梁进行网格划分。ＡｎｓｙｓＷｏｒｋｂｅｎｃｈ提供了多种不同的网格划分方法以适用几何体不同的部位。本文采用自动划分法（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ），通过尺寸控制对敏感的区域进行细化。划分后得悬臂梁有限元模型共有Ｎｏｄｅｓ

塔机平衡臂有限元分析报告_ansys课程设计

3、综合运用学过的力学知识和有限元理论，设计起重臂的结构及主肢和腹杆的参数，构造
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实用标准文案
起重臂的有限元模型，选择合适的单元，施加合适的载荷和边界条件，对结构进行静力分析，提取结果，进行强度和刚度校核，撰写实验报告并总结。
四、实验步骤：
（一）问题分析
设计起重臂的结构及主肢和腹杆的参数，构造起重臂的有限元模型，选择合适的单元，施加合适的载荷和边界条件，对结构进行静力分析，提取结果，进行强度和刚度校核。
Active CS。在弹出的对话框中输入 1（ 0,0,0, ） 2（ 1.5,0,0 ） 3（1.5,0,1.5 ） 4（ 0,0,1.5 ）
5（ 0.75,1.5,0.75 ）。然后拾取 creat-lines-straightlines
，依次连接两点，创建直线。
（ 2）复制拾取菜单 Main Menu-Preprocessor-copy-lines 话框中个数输 2，距离 1.5 ，点击 OK.
严禁抄袭和投机取巧。同时，按以
1、按照国家标淮和设计规范进行设计：塔式起重机设计规范
GB/T 13752-92 ；起重机设计
规范 GB/T3811-2008 ；钢结构设计规范 GB50017-2003 ；塔式起重机安全规程 GB5144-2006 。
2、进行塔式起重机起重臂的设计，额定起重力矩为 630 kN m、800 kN m、1000 kN m、1250 kN m 分别进行最大幅度为 40m、 45m、 50m、55m、 60m的起重臂的设计、计算。
击 OK。
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(4) 定义界面与属性。取菜单 Main Menu-Preprocessor-sections-beam-common sections 。依次定义 1 圆钢 25*50 ， 2 方钢 100*100*12 ， 3 角钢 50*50*4. 。菜单 Main Menu-Preprocessor-mesh-mesh attributes-pick line 。在弹出的对话框中依次选中上悬杆圆钢 2，下悬杆方钢 1，斜杆与底杆圆钢 3。点击 OK

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
汇报人：
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

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的塔式起重机塔身的静力学分析

基于ANSYS的塔式起重机塔身的静力学分析摘要：本文基于ANSYS软件，结合塔式起重机的结构特点和工作情况，对起重机塔身进行静力学分析。

针对塔式起重机塔身进行了应力和变形仿真计算分析，包括对塔身进行网格划分、施加载荷、固定约束和求解分析等。

结果表明，塔式起重机塔身结构符合要求。

关键词：ANSYS；塔式起重机；有限元分析；应力0引言随着国家现代化建设进程不断加快，对塔式起重运输机械的需求量也越来越大。

塔式起重机在多数情况下都是满载重载工作，各结构都承受较大的应力，因此对起重机在工作过程中的安全性能有很高的要求。

目前，对塔式起重机的安全性研究就是要在保证其施工效率的基础上最大程度地降低其发生安全事故的可能性，对塔式起重机的安全性分析主要可考虑以下两个方面塔式起重机自身的设计和操作人员的操作技术。

其中对起重机自身的设计有严格的要求。

随着科学技术和计算机技术的快速发展，使得ANSYS等仿真分析软件在机械领域广泛运用。

采用有限元分析的方法对塔式起重机进行仿真分析，可为实现产品轻量化提供参考。

本文以塔式起重机塔身为研究对象，运用ANSYS软件对塔式起重机塔身进行应力和变形仿真计算分析，通过ANSYS软件实现网格划分、施加载荷、固定约束和求解分析等过程，得到了塔式起重机塔身结构的应力应变图，最后分析塔身结构是否符合要求。

1建立有限元模型1.1有限元模型该模型运用SolidWorks建模软件建立，在建模过程中，将根据QTZ63塔式起重机塔身的实际结构特点，对其有限元模型做适当的简化，如忽略焊缝对塔机的影响，轴销连接均按固定连接对待等。

把建立的模型导入到ANSYS Workbench 中。

有限元模型如图1所示。

塔机塔身材料为Q235，其材料物理性能参数如表1所示。

表1 材料物理性能参数材料密度弹性模量泊松比Q 2357.8520.25图1 塔机塔身有限元模型1.2网格划分进入Mesh划分网格，选择所有实体，然后在Element Size中输入网格尺寸为500mm。

基于Ansys的折臂式塔式起重机臂架参数化建模和分析

分析研究
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

基于ANSYS WORKBENCH的六自由度机械臂有限元分析及结构优化

１六自由度机械臂有限元分析
１．１有限元模型的建立
臂构件较多且等效简化后造型简单，因此可以选用Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，网格大小为２０，自动网格划分，如图１所示，节点数量为４７４４２，单元数为２２８１２。后
下点：
行的可靠性，需要对其进行机械结构分析。近年
来对机械结构的分析已经从结构静力学延伸到了
动力特性领域，特别是对振动分析的模态仿真已
１）简化各种连接，将齿轮啮合简化为轴和孔
姜振廷，郑忠才，董旭
ＪｌＡＮＧＺｈｅｎ．ｔｉｎｇ，ＺＨＥＮＧＺｈｏｎｇ．ｃａｉ，ＤＯＮＧＸｕ
（山东建筑大学，济南２５０１０１）
摘要：六自由度机械臂作为机器人的主要执行机构，其机械性能决定了工作的可靠性。论文针对机械臂的整体结构进行静力学特性和振动特性研究，基于ＡＮＳＹＳＷＯＲＫＢＥＮＣＨ的有限元分析功能，得到了静力学仿真和模态仿真的结果，并对结果进行了分析，在此基础上对机械臂进行了减重优化，通过模态分析，验证了优化结果的可靠性。关键词：机械臂；有限元；ＡＮＳＹＳＷＯＲＫＢＥＮＣＨ
限元分析。
软件中完成材料属性的加载，接触面的约束，网
格的划分。其中机械臂连接部分及夹持手材料为不锈钢，弹性模量ｌ９３ＧＰａ，泊松比０．３１，密度７７５０ｋｇ／ｍ。，其他部分等效为硬铝合金，弹性模量７１ＧＰａ，泊松比０．３３，密度２７７０ｋｇ／ｍ。接触面选用Ｂｏｎｄｅｄ和ＮｏＳｅｐａｒａｔｉｏｎ两种面约束定义，由于机械

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+Workbench的起重机吊臂结构全伸臂工况的有限元分析

基于ＡｎｓｙｓＷｏｒｋｂｅｎｃｈ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
（承德石油高等专科学校工业技术中心，河北
硕
承德０６７０００）
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５０ｔ起重机吊臂为例，借助软件Ａｎｓｙ。ｗ。，ｋｂｅｎｃｈ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。
关键词：吊臂；ＡｎｓｙｓＷｏｒｋｂｅｎｃｈ；有限元
中图分类号：ＴＨ２１文献标识码：Ａ文章编号：１００８．９４４６（２０１６）０２－００１７－０５
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｒａｎｅＢｏｏｍＤｅｖｉｃｅｉｎＦｕｌｌＡｒｍＣｏｎｄｉｔｉｏｎＢａｓｅｄ
吊臂工作原理、结构尺寸及其受力分析
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
位移。２．３后处理
Ａｎｓｙｓ

Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ的后处理中Ｇｅｏｍｅｔｒｙ按钮控制云图的显示方法，共有四个可用选项：Ｅｘｔｅｒｉｏｒ是默
认的显示方式并且是常用的方式，ＩｓｏＳｕｆｆａｃｅｓ对于显示相同的值域是非常有用的，ＣａｐｐｅｄＩｓｏＳｕｒｆａｃｅｓ是指删除了模型的一部分后的显示结果，删除的部分是可变的，高于或者低于某个指定值的部分被删除，

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。ＬＯＡＤＣＥ件ＡＳ文
囤，Ｍｔ￣￣ｔｔＹｉＳｂＳ固菇：盘鼗围ＺＢｓＲ￣Ｊ＂
ａｌｓｓｎａｙｉｂａｅｏＡＮＳＹＳｓｄｎ
ＪＡＮＧａ —ｗｅＩＺｈｏｎ，ＣＨＥＮＧｉＫａ
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ＹＳＤＬ
便于分析观察的ＥＣＬ件；ＳＸＥ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ＢｌｎＣｒａｈｂｔ及Ｚ — ＵＮ．ＡＴａｋｕｐｔ．ａ／２￣ＢＲＢ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］０２０ — ６２１— ３２［通讯地址］姜兆文，吉林省长春市人民大街５８号吉林９８
大学南岭校区机械材料馆７９４室
ＣＮＴＵＴＯＣＩＥＹ２１８９ＯＳＲＣＩＮＭＡＨＮＲ０７２

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软件的塔式起重机有限元分析

２
２㊀
２．１㊀
塔式起重机的有限元分析
问题描述．为塔式起重机的优势是较大的施工高度和施工范围，但同时对塔身和塔臂的强度要求也大幅提升了能在保证安全性的前提下提升经济性，改进构造，减轻自重，本文利用有限元静力学对结构强度和刚度的分析，．并可以计算出塔式起重机在相应荷载下整机的应力应变分布状态在此基础上，对塔式起重机进行模态计
ＡｂｓｔｒａｃｔＴｏｗｅｒｃｒａｎｅｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ≹ ｗｉｔｈａｈｉｇｈｄｅｇｒｅｅｏｆｗｏｒｋ≹ ｈｅｉｇｈｔｕｐ≹ ｃａｎｂｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄａｎｄｏｔｈｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ≹ ｔｈｅＱＴＺ２５ｔｏｗｅｒｃｒａｎｅｉｓｔａｋｅｎａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ．ＳｔａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｒｉｇｉｄｉｔｙｏｆｔｏｗｅｒｃｒａｎｅｉｓｔｅｓｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ≹ ａｎｄｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔ３ｓｔｅｐｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＫｅｙｗｏｒｄｓｔｏｗｅｒｃｒａｎｅＡＮＳＹＳｓｔａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄａｌ７－０４－２７．基金项目：吉林省科技发展计划项目（２０１６０３１２１０ＺＧ）．作者简介：李广博（，男，吉林省长春市人，讲师，博士１９８６）．

基于Ansys的塔式起重机结构有限元分析

一
工作状态风压时各计算工况均考虑自重载荷、起
升载荷、回转起（）动惯性载荷以及风载荷。制工作状态风载荷，风载荷Ｐｗ＝ＣＡ，其中的ｃ为ｑ
《起重运输机械》２１（００２１）
３一６
风力系数；ｑ计算风压，Ａ为迎风面积。非工作状态风载荷，风载荷Ｐｗ＝Ｃｈ。ＫｑＡ，并以节点载荷的形式施加在结构的相应各节点上。
非常有必要的。本文以Ｊ７５塔机为例，在Ｃ００Ａｓｓ中建模，分析塔机的结构的强度、刚度及稳ｎｙ
定性，为塔机的设计和寿命预测提供一定的数据和参考。
１建立有限元模型
１１选取单元．
塔机的起重臂、平衡臂弦杆、塔身杆件及拉杆等材料均为Ｑ４Ａ，所有腹杆材料为Ｑ３Ｂ，３５２５模型的边界约束条件应与塔机实际工作保持一致。塔身底部结构刚度很大且与地基以地脚螺栓相连，
个臂架结构离散成１４９个单元，其中５６个梁单２６
元，１８７个杆单元，２２０个质量单元，９７个节８
点，有限元模型见图１。
工具等吊装工作的主要设备，其主要故障事故为整机倒塌、结构断裂等。因此，在设计阶段合理、有效地模拟塔机结构及其典型运行工况是

ansys分析报告平头式塔机起重臂

平头式塔式起重机起重臂的有限元分析一、实验目的：综合训练和培养学生利用有限元技术进行机械系统分析和设计的能力，独立解决本专业方向实际问题的能力；训练学生对机械结构问题分析规划的能力，能正确利用有限元分析软件ANSYS建立结构的有限元模型，合理定义单元、分析系统约束环境，正确加载求解，能够提取系统分析结果。

通过实验分析使学生了解和掌握有限元技术辅助机械系统设计和分析的特点，推动学生进行创新设计，进一步提高动手操作能力，为将来所从事的机械设计打下坚实的基础。

二、实验任务：本专题实验借用上一学期现代机械工程基础实验1-金属结构部分的参数和设计成果，采用有限元方法进行设计分析，用ANSYS软件对塔机的起重臂、平衡臂和塔身结构进行模型构建和强度、刚度分析，并与手工计算结果进行对比讨论。

掌握有限元法进行工程实例计算的基本方法和步骤。

三、实验内容和步骤：（一）问题分析：塔机工作时产生的冲击和振动易造成钢结构的破坏，起重臂作为塔机的主要受力部件，其结构强度和刚度关系着工作的可靠性和安全性。

利用有限元分析软件ANSYS 分析起重机臂架在典型工况下的应力分布规律及模态特性，可在虚拟阶段对其进行强度及稳定性校核，降低了生产成本，缩短了开发周期，提高了产品质量，本次实验周对平头塔机起重臂进行分析。

塔机起重臂主要载荷包括：起重臂自重、风载荷、吊重、吊重风载、惯性力或其他水平力。

臂架自重：参考同类型产品结构按比例初步估计为4T小车及吊钩：重量初步估计为0.625T风载荷：按照塔式起重机设计规范F w=C w P w AC w为风力系数，臂架为三角形结构，查表得C w=1.3P w为计算风压，工作状态取Pw=250MPA为迎风面积A=A1+ηA2A1—前片结构迎风面积A2--后片结构迎风面积A1=w1×A l1w1为结构充实率对于桁架取0.4A2=w2×A l2w2为结构充实率对于桁架取0.4 根据前后片外形轮廓尺寸计算出前后片迎风面积η—前片对后片的挡风折减系数，根据前片充实率及桁架隔比查表定位0.28计算可得：A=30.72㎡F w=9984N其他水平力：回转惯性力T=0.1×Q（Q为吊重）T=0.1×34.54KN=3.454KN起重臂根据上学期金属结构课程设计得，截面呈三角形结构上主肢采用∅121×32（外径121mm壁厚32m），下主肢采用两根18b扣方。

浅析起重机吊臂结构的有限元分析与优化

浅析起重机吊臂结构的有限元分析与优化摘要：以起重机吊臂为分析对象，采用CEＲO软件建模，以有限元分析软件ANSYSWorkbench为平台，在各种典型的工作条件下对起重机臂进行有限元分析，并利用ansys软件对基础臂的截面参数进行优化。

将目标函数设置为起重机臂的重量，并对其进行优化，以满足强度和刚度作为约束的要求。

计算最合理的结构以节约成本。

关键词：CEＲO 软件建模 ANSYS Workbench 有限元分析结构优化引言：随着我国起重机行业的不断壮大，起重机吊臂结构有限元的问题引起了人们的重视。

市场反馈的信息及客户需求，制定了 2013—2014 年度随车起重机吊臂结构优化设计指标及措施：1．吊臂采用HG70高强度结构钢，强度提高10%。

相比HG60钢重量降低6%。

2．吊臂最大工作幅度同比国内同型号产品增加8%，10 t机型基本臂达到4500 mm，工作范围增加 8%。

3．吊臂优化设计，筒体焊缝减少到道焊缝，焊缝长度降低到同类型号的1/4 ～ 1 /2（其他机型有的多达8条焊缝，对焊接要求很高），且大大减少焊后校正的工作量。

4．吊臂增加了滑块接触点与接触面积，提高了吊臂的可靠性。

采用4点支撑，加大滑块面积。

5．吊臂内置伸缩机构，设计上采用了具有部分带载伸缩的结构，整个吊臂整洁美观，保护伸缩机构效果好，内部采用全钢滑轮及重载轴承，且具有一定的带载伸缩能力。

吊臂的结构形式主要由吊臂本体结构：即各吊臂的截面形状，吊臂工作长度，加强结构，伸缩机构设计决定。

对吊臂本体结构和伸缩机构进行了优化设计。

1 吊臂本体结构设计吊臂大都采用以高强度钢板为主的箱形截面，国内起重机吊臂的截面形式主要有四边形、五边形、六边形、八边形等，而中小吨位的起重机吊臂截面形式以五边形居多。

国外的起重机发展时间较长，吊臂的截面形式主要是优化设计过的圆角化多边形、椭圆形、U 形等，如德国和意大利的起重机吊臂截面主要以椭圆形居多，而国内只有徐工的大型全路面起重机才使用这样的截面形式。

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。