基于ANSYS的起重机吊钩优化设计
基于ansys的吊钩有限元分析
摘要本文旨在对吊钩进行仿真计算和分析，得出其应力和位移变化的分布云图，从理论上对吊钩的危险截面进行了分析研究，为吊钩进一步的结构设计和优化提供了必要的理论依据。
本文使用三维建模软件Creo创建吊钩的三维模型，以第三方格式x_t导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中进行前处理中的加载和约束，继而求解得到后处理中的应力和位移云图。
本文通过分析有限元后处理的应力和位移云图，得到：最大等效应力位于吊钩主弯曲面的内侧部位，大小为193.03MPa；吊钩整体的最大变形量位于吊钩圆头尖端部位，大小为0.52225mm；吊钩在承载方向上的最大变形量为0.52008mm。
本文对比最大等效应力和所给材料30的屈服强度295MPa，分析得到吊钩在给定工作载荷的情况下安全的结论，由此求得5t载荷下的安全系数应小于等于1.528；通过静刚度分析，计算得到吊钩在承载方向上的静刚度为9.6139×107N/m。
关键词：危险截面；有限元分析；安全系数；静刚度AbstractThe purpose of this paper is the simulation and analysis of the stress distribution of the hook, change of force and displacement, theoretically the dangerous section of the hook is analyzed, provide necessary theoretical basis for the further optimization of the structure design and the hook.Using three-dimensional modeling software Creo to create the 3D model of a hook, with the third party x_t format into finite element analysis software Workbench in the pretreatment of the loading and constraint, and then solve it to obtain the stress and displacement nephogram in postprocessing.In this paper, through the analysis of the finite element postprocessing of stress and displacement, get the maximum equivalent stress in the inner part of the hook main curved surface, the size of 193.03MPa; the maximum deformation of the whole hook tip in the hook head, the size of 0.52225mm; in the direction of the hook bearing the maximum deformation is 0.52008mm.This paper compares the maximum equivalent stress and the 30 material yield strength 295MPa, analysis safety hook in a given work load under the condition of the conclusions derived from the safety factor under the loading of 5t should be less than or equal to 1.528; through the analysis of static stiffness, the calculated in the direction of the hook bearing stiffness is 9.6139*107N/m.Key words： Dangerous section； Finite element analysis； safety factor；static stiffness摘要 (I)Abstract......................................................................................................................... I I 绪论.. (1)1 Creo软件建立吊钩三维模型 (2)1.1 Creo软件简介 (2)1.2 创建吊钩模型 (2)1.3 本章小结 (17)2 吊钩有限元分析 (17)2.1 ANSYS有限元软件介绍 (17)2.1.1 ANSYS简介 (17)2.1.2 ANSYS平台选用 (18)2.2 前处理 (18)2.2.1 导入模型 (18)2.2.2 模型优化 (19)2.2.3 网格划分 (21)2.2.4 施加载荷 (24)2.2.5 添加材料 (24)2.3 求解及后处理 (25)2.3.1 求解 (25)2.3.2 后处理云图 (26)2.4 本章小结 (28)3 结论 (28)3.1 有限元分析结果 (28)3.2 吊钩强度分析和安全系数 (28)3.3 吊钩静刚度分析 (29)3.4 全文总结 (29)参考文献 (31)在国民经济建设中，吊钩是必不可少的技术装备，它在城市建设、交通运输、农田水利、能源开发和国防建设等各方面都起着十分重要的作用[1]。
基于有限元分析的单梁桥式起重机优化设计
基于有限元分析的单梁桥式起重机优化设计摘要：利用ANSYS9.0分析单梁桥式起重机钢结构的力学特性，并结合分析结果咯实际经验提出了相应的结构优化方案，其正确性和合理性得到验证，并为同类产品优化设计提供有益参考。
关键字：桥式起重机；钢结构；优化设计；FEM目前广泛应用于机械制作、冶金、钢铁、码头的桥式起重机占具我国起重机的40%左右。
原有起重机设计方法多为传统的设计方法，设计效率低下，设计起重机安全系数大、消耗原料多、结构不尽合理。
亟待对其钢结构进行优化设计。
通常的优化设计是利用数学规划的方法，将机械工程的设计问题转化为由目标函授与约束条件描述额度最优化问题。
该方法对于解决较典型的优化问题可以得到较好的优化结果，但对于工程实际中经常出现的多目标、多约束条件优化问题则存在着数学模型难以建立及计算复杂，难于推广应用等问题。
鉴于此，本文利用有限元分析软件对可能的结构设计方案快速进行虚拟试验，并通过分析FEM虚拟试验的结果，作相应的结构优化。
以LX型单梁桥式起重机主梁钢结构为例，利用ANSYS模拟其在最恶劣工况下的应力分布和变形情况，提出并检验了优化方案。
1.LX型5t电动悬挂单梁桥式起重机钢结构特点LX型5t电动悬挂单梁桥式起重机由主梁和两条端梁、电动葫芦、大车运行机构、电气设备等主要部件组成。
车轮组倒挂在车间的H 型轨下运行。
主梁中部由工字梁I32a和箱型梁焊接而成；两端悬臂部分则由工字钢I32a与槽钢[28a焊接而成；端梁由两根槽钢[18与钢板焊接而成，主梁通过箱型梁两侧的吊耳实现与端梁的连接，如图1 所示。
2.有限元建模和分析方案2.1单元的选择与网格划分LX型5t电动悬挂单梁桥式起重机钢结构中的工字钢、槽钢和箱型梁的主尺寸均为其厚度的10倍以上，故选定壳单元（shall 63）对该桥式起重机进行有限元分析[1]。
此外，选用壳单元便于模型的优化修改。
2.2确定最恶劣工况相关理论表明：小车位于跨中并制动，大车行径轨道接头并制动；小车位于悬臂梁极限位置并制动，大车行径轨道接头并发生偏斜为最恶劣的2中工况[2]。
基于ansys的起重机吊钩极限承载能力研究
基于 Ansys 的起重机吊钩极限承载能力研究
魏焱焱 江苏省特种设备安全监督检验研究院江阴分院 江阴 214400
摘 要：针对传统吊钩分析单一等问题，建立起重机吊钩的模型，然后导入 Ansys 分析软件中展开有限元分析， 得到了吊钩的应力应变分布特点，并基于极限承载法对新标准所采用的吊钩材料进行分析。结果显示：吊钩最大 应力达到 228.434 MPa，小于材料许用应力，最大变形约为 0.503 mm，相对较小；更换材料后，吊钩的极限承载 能力增加，可相应提升起重量，以获得较好的材料利用。 关键词：起重机；吊钩；有限元；极限承载 中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2020）01-0065-04 Abstract: Considering problems on traditional hook, such simplified analysis, this paper establishes a model of crane hook, and introduces the model into Ansys analysis software for finite element analysis, obtains the stress and strain distribution characteristics of hook, and analyzes the hook materials used in the new standard by using the limit bearing method. Results show that the maximum stress of the hook is 228.434 MPa, less than the allowable stress of the material, and the maximum deformation is about 0.503 mm, a relatively small value. Since the ultimate bearing capacity of the hook increases after the material is replaced, the lifting weight can be correspondingly increased to better utilize the material. Keywords: crane; hook; finite element method; ultimate bearing capacity
基于ANSYS的50吨起重机结构强度分析及优化
表4 尾门凹陷性分析结果（3）通过分析可知，尾门凹陷性满足设计标准（最大变形＜7mm，塑性变形＜0.07mm）。
三、结语本文从自由模态分析、扭转刚度分析、全开时的自重分析、关闭时的受力分析及凹陷性分析等方面对CAE 在汽车尾门结构设计中的应用进行了详细的说明，并针对部分分析提出了合理的改善建议。
通过所述项目的CAE 分析，可以避免在设计阶段因方案验证不足造成后期试装、评价时问题再现所产生的对应周期长、费用高等问题，为尾门的结构改进和优化提供量化的依据。
IM撰文/中铁工程机械研究设计院 周江明一、概述长江三峡通航管理局50吨全回转应急减载船主要应用于葛洲坝到三峡大坝间及坝上至庙河段航道内，工作内容包括：对出现险情船舶实施应急减载及集装箱和其它大件货物的吊装；航道应急清障；水下起吊等。
起重机安装在FR.76起重船上，尾部回转半径约7.5m，吊臂搁置后起重机最高点距甲板面的距离小于14.5m。
其最大安全载荷为50t，最大起升高度船甲板面以上22m，甲板面以下10m。
起升机构的设计满足吊钩与抓斗、集装箱吊具之间的转换。
图1 50吨全回转应急减载船效果图基于ANSYS 的50吨起重机结构强度分析及优化对长江三峡通航管理局50吨全回转应急减载船用起重机，运用ANSYS 模拟整机结构模型并予以计算分析，按CCS 船级社规范对计算结果进行校核，并以此为理论依据优化起重机结构设计。
50吨全回转起重机为动臂、全回转、全变频传动起重机，其结构主要由转台、三角架、吊臂、回转支撑、基座以及机房抓斗等辅助设备组成。
其中吊臂采用高强度无缝钢管焊接而成的桁架结构形式，三角架和转台均采用高强度低合金钢板焊接成型的箱梁形式，各结构间通过销轴铰接。
本起重机基于ANSYS设计，运用ANSYS模拟起重机整机结构模型并予以计算分析优化，既提高产品设计效率，降低其成本，同时也保证了产品结构强度、安全及性能满足使用要求。
二、起重机模型建立为合理简化模型，提高计算效率，减少数据处理量，需采用合理的单元类型来模拟起重机不同的部位，其中转台、配重框架、臂头和臂尾为板材焊接成型的不规则箱梁，主要采用Shell63壳单元建模。
基于ANSYS的桥式起重机主梁优化设计.doc
基于ANSYS的桥式起重机主梁优化设计本文以16t双梁桥式起重机为例，通过有限元软件ANSYS 对其主梁进行目标驱动优化（Goal Driven Optimization），结果相较于优化前质量减轻了24.9%，效果非常显著，并且针对优化前后进行了静力分析，优化结果可靠可行。
本文通过主梁的参数化设计和优化设计，实现了质量减轻的目的，对桥式起重机的设计具有重大意义。
桥式起重机已经成为了现代化生产中必不可少的一种机械设备，除了运用方便、效果显著等原因外，桥式起重机在安全方面相较于其他设备同样有着明显的优势，例如，在实际生产中，桥式起重机能显著提高生产安全，减小事故发生率。
长久以来，我国对于重型机械的要求是够大够结实，因此，在传统的设计方法和加工工艺的限制下，我们设计出来的桥式起重机往往都具有过高的安全系数，这样设计虽然安全，但是，正因为过于安全了，我们的设计造成许多材料的浪费和废弃。
通过大量设计和实例表明，桥式起重机60%以上的重量是和主梁结构相关的，因此，主梁的结构设计是否合理，直接关系到钢材耗费量的多少。
采用ANSYS对起重机主梁进行结构的优化设计，不仅能实现主梁的形状优化，从而改进产品外形，同时能提高整机性能，减少制造成本和材料消耗。
主梁结构分析本文在进行优化设计前，先对桥式起重机主梁进行静力分析，分析的目的是求出主梁的最大应力和最大位移，方便后续的优化以及对比。
本文的研究对象是16t双梁桥式起重机，主梁由上、下盖板、两块腹板以及隔板组成，同时，为了分析更为准确，本文对端梁也进行了建模。
1.1 参数化建模优化设计就是讲设定的参数不断优化，最终在众多方案中寻找最佳方案的过程，因此，在建模时，需要实施参数化建模。
本文采取PROE建模，并且设定了8个优化参数。
1.2 有限元的前处理本文选取solid45单元，材料全部采用Q235，材料密度，弹性模量，泊松比。
网格划分以四边形单元为主，同时在个别部位采用三角形单元。
基于ANSYS的吊钩有限元分析及优化
基于ANSYS的吊钩有限元分析及优化何朋勃;钟海全;冀靖宇【摘要】吊钩是易损部件,基于ANSYS软件对机构工作等级M4、钩号1 0的吊钩进行了有限元计算.分析了吊钩在模拟实验中受到集中载荷、分布载荷时,其应力及应变大小的分布;另外也分析了吊钩厚度对吊钩强度的影响.计算表明,对于一些复杂的二维图形,将ANSYS与AutoCAD结合起来,通过利用Steve-DXF2An-sys软件把数据转化为命令流的方法,可以建立更复杂的二维模型,有利于得到更真实、可靠的结果;吊钩的易损部位在吊钩承载重物处和内侧弯曲处,通过增加重物与吊钩的接触面积,可提高吊钩的承载力;面对复杂的使用情况,如起吊时重物的摆动、少量的超载等因素,可通过在设计时增加吊钩的厚度来提高吊钩的强度,从而防止意外的发生.【期刊名称】《石油工程建设》【年(卷),期】2016(042)006【总页数】3页(P16-18)【关键词】吊钩;有限元分析;优化【作者】何朋勃;钟海全;冀靖宇【作者单位】西南石油大学国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学国家重点实验室,四川成都610500【正文语种】中文本文主要利用AutoCAD二维建模，将二维吊钩模型通过Steve-DXF2Ansys软件导入ANSYS，分析受力面积和吊钩厚度的变化对其应力、应变的影响，为提高吊钩强度、采用合理的厚度、节约生产成本提供依据[1-2]。
1.1 AutoCAD草绘模型和模型参数以实际机构工作等级M4、钩号10的吊钩为例阐述模型的建立。
吊钩材料的弹性模量E=2.1×105MPa，密度7.85×10-6kg/m3，最大屈服强度235 MPa，泊松比μ=0.3。
吊钩的额定载荷1.6 kN（实际试验载荷为额定载荷的1.25倍，即2.0 kN）。
吊钩在机械零件中属于标准件，按照机械设计手册确定各个部位的尺寸[3]。
基于ANSYS的起重机若干结构部件的优化设计
基于ANSYS的起重机若干结构部件的优化设计摘要在起重机设计领域,有限元分析法在机构优化方面得到了广泛的运用。
本文主要针对某些具体的部件实例,运用ANSYS实体模型法进行了分析,最后指出了ANSYS在结构优化方面的高效性与实用性。
关键词ANSYS;结构优化;实体模型法ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序,可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
利用ANSYS有限元软件包,工程技术人员可以建立零部件、产品以及结构等的三维模型,通过设计参数进行模拟计算,检验设计对象是否符合要求。
这样一来,ANSYS能够帮助设计人员有目的开发产品,减少材料浪费、制造成本和设计时间,提高了设计效率和新产品的质量。
1 ANSYS的实体建模一旦定义了材料特性,在分析中下一步是建立能够恰当反映模型几何性质的有限元模型。
模型建立方法:1)直接生成法;2)实体建模法:几何模型+网格划分。
建模原则:建立有限元模型时,对于结构形势复杂,而对于要分析的问题来讲又不是很关键的局部位置,在建立几何模型时可以根据情况对其进行简化,以便降低建模难度。
建模方法选择:1)直接生成方法必须直接确定每个结点的位置,以及每个单元的大小、形状和连接关系,工作量大。
直接生成法法适用于小型简单模型。
缺点是改变网格和模型十分困难,易出错。
当模型复杂时,直接生成法叫人无法忍受。
2)实体模型法是先生成几何模型,在进行网格划分,相对来说容易些,适用于庞大而复杂的模型,特别是三维实体模型,它比直接生成法更加有效和通用,是一般建模的首选方法。
其优点是便于几何上的改进和单元类型的改变,容易实现有限元模型的生成;缺点是在某些条件下ANSYS可能不能生成有限元网格。
3)实体建模中的几何模型的生成方法。
对于不太复杂的模型,可以直接ANSYS的实体建模工具完成[Main Menu] Preprocessor/Modeling,如果模型过于复杂,可以考虑在专用的CAD中建立结婚模型,然后通过ANSYS提供的接口导入模型,导入方法:[Utility Menu] File/ImportANSYS支持的接口通常包括以下类型:IGES、CATIA、Pro/E、UG、SA等。
基于ANSYS Workbench的吊钩优化设计
基于ANSYS Workbench的吊钩优化设计【摘要】将有限元分析方法和优化设计理论相结合，以ANSYS软件为工具，构建了吊钩的优化设计。
将形状优化和参数优化相兼容，在保证安全性的前提下，优化了吊钩的结构形状和结构参数，使得吊钩质量减少14.41%，为该类吊钩的设计探索提供了新的方法。
【关键词】ANSYS Workbench；吊钩；有限元；优化设计引言近年来，由于国内大型电厂、核电站、大型石化等设施的建设，起重机不断朝大吨位、超大吨位方向发展。
吊钩是起重机上应用最广泛的一种取物装置，也是起重机的主要承载部件，吊钩的强度及其设计的合理性对起重机工作的安全性和经济性至关重要。
因此，应用现代有限元分析方法，对吊钩的强度进行分析，发现吊钩的最大变形位置，揭示其应力分布规律和危险截面，为吊钩强度的研究设计提供理论依据，具有重要的工程意义。
本文对承载5t的板状吊钩进行优化，减轻了吊钩重量，为设计出优秀承载大吨位的吊钩提供依据。
1.建立吊钩三维模型1.1确定建模数据吊钩简化后的几何模型如图 1.1（a）所示，设置吊钩宽度为W1，高度为H1，钩孔半径为R1，钩柄宽度为W2，钩柄高度为H2，吊钩销孔半径为R2，吊钩厚度为T1.吊钩各尺寸数据如表1.1所示。
1.2建立三维模型本文采用ANSYS Workbench的DM模块直接建立吊钩的三维模型，创建后的模型如图1.1（b）所示。
1.3添加尺寸参数为对吊钩进行参数优化，定义吊钩的宽度参数为width，高度参数为height，厚度参数为thickness。
2.建立有限元模型并进行静态应力分析建立有限元模型即给建好的吊钩三维模型添加材料属性并进行网格划分。
静态应力分析包括施加载荷和约束边界条件并对应力和总变形进行求解。
2.1建立吊钩有限元模型首先定义吊钩的材料属性，吊钩采用结构钢制造，密度为7850kg/m3，弹性模量为2×105MPa，泊松比0.3。
其次对吊钩进行网格划分，吊钩采用四面体网格类型，单元尺寸为5mm，可能应力集中区域单元尺寸为2mm。
基于ANSYS Workbench的叠片式吊钩热力学分析的研究报告
基于ANSYS Workbench的叠片式吊钩热力学分析的研究报告本研究旨在利用ANSYS Workbench软件对叠片式吊钩进行热力学分析，探究其在运作过程中的受力、变形和温度变化情况。
通过有限元分析，确定吊钩在极限工作条件下的安全性，为其设计提供参考依据。
首先，我们构建了叠片式吊钩的三维模型，并采用ANSYS Workbench软件进行网格划分。
然后，我们使用静态力学分析工具对吊钩进行受力分析，考虑了水平、竖直和斜向三个方向的载荷作用。
结果显示，在受到最大水平和竖直载荷时，吊钩产生了明显的塑性变形，但没有发生断裂现象。
在斜向载荷下，吊钩受力较弱，变形也比较小，未出现破坏。
接着，我们运用热传导分析工具，模拟了吊钩在高温环境下的温度变化情况。
结果表明，在吊钩表面附近温度最高处，比环境温度高出约80摄氏度。
考虑到吊钩材料在高温下容易软化，我们进行了稳态热分析，计算了吊钩在不同温度下的热膨胀系数。
结果表明，在高温下，吊钩的热膨胀系数明显增加，加重了其受力状况。
最后，我们对吊钩进行了疲劳寿命分析，利用有限元疲劳分析工具，预测吊钩在长时间运行后的疲劳寿命。
结果显示，在工作负载范围内运行1年，吊钩的疲劳寿命仍然能够保证，但长期运行将会导致疲劳断裂，需要定期更换吊钩。
综上所述，本研究利用ANSYS Workbench软件对叠片式吊钩进行了全面的热力学分析，得到了吊钩在不同条件下的受力、变形和温度变化情况，为吊钩设计提供了科学依据。
同时，也揭示了吊钩在严酷工作环境下的不足之处，为后续改进提供了指导。
为了研究叠片式吊钩在极限条件下的受力特性、变形和温度变化情况，本研究采用了ANSYS Workbench软件进行有限元分析。
下面，我们将列出相关数据并进行分析。
首先，叠片式吊钩的模型总共由2469个节点和1486个单元组成，网格划分较为复杂，精细程度较高。
在其受到最大水平载荷时，吊钩产生了0.4mm的塑性变形；在最大竖直载荷下，吊钩产生了0.5mm的塑性变形。
基于ANSYS的车钩清洗机吊钩优化设计
基于ANSYS的车钩清洗机吊钩优化设计摘要:随着列车的调车连挂速度、牵引总重和运行速度的提高车钩所受的载荷也随着加剧，所以对于车钩的强度也提出更高的要求，由于车钩很容易出现裂纹、磨损等现象，近些年来列车由于车钩断裂而分离的事故也有发生。
所以，对于它的安全性能的分析，尤其是列车运行一段时间后的检测维修就显得更加的重要了。
对车钩进行检测维修前，须用车钩清洗机对车钩的污渍和锈迹进行清洗。
而吊钩作为清洗机直接参与吊起车钩的部件，在强度上必须达到一定的安全要求。
那么对清洗机吊钩的受力集中的分析就显得至关重要了。
在国内，有些研究者对吊钩的断裂问题进行过研究，他们得出的结论是吊钩出现损坏的原因主要是选材和吊钩的强度偏低。
本文主要研究的内容包括：清洗机吊钩的三维建模；利用 Hypermesh，ANSYS软件对吊钩进行网格划分，根据工作的正常情况对吊钩进行受力的添加及最后的应力及应变的分析；最后在结构尺寸上对吊钩进行优化设计。
从而得出一个在结构尺寸和强度上都相对合理的吊钩结构。
关键词：吊钩建模分析优化设计1零件建模1.1吊钩建模通过Solidworks三维建模功能完成车钩清洗机吊钩零部件吊钩、吊杆、滑轮、轴、平键、螺母、支架的三维模型建立：图1-1 吊钩1.2吊钩装配使用Solidworks软件的装配功能，导入吊钩和吊轴模型，点击配合命令，生成图1-2所示的车钩清洗机吊钩完整三维模型：图1-2 吊钩2网格划分2.1吊钩网格的划分本文使用的Hypermesh软件中四面体网格方式对吊钩、吊杆进行网格划分。
本文在材料选取上，首先确定选用的是不锈钢，因为在清洗机清洗车钩时，吊钩会与车钩清洗液接触。
如果选用铸铁或是一般的钢材会导致吊钩和吊杆在工作一段时间后出现生锈腐蚀，会影响清洗工作增加成本；而在不锈钢众多种类中，本文选取的是304不锈钢（牌号是06Cr18Ni9）因为这种304不锈钢是应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢，材料很容易就能买到，具有较好的加工性能；最主要的是它具有良好的耐蚀性，对大部分的碱溶液及大部分有机酸都有良好的耐腐蚀能力。
基于ANSYS的起重机吊钩优化设计
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【 要】 摘 以有限元分析软件 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 为主要工作平台， 建立了 桥式起重机起重吊 钩的三维 模型， ｊ
｝根据 实际工况对其约束与栽荷作了有效的处理 ， 并对其强度进行 了有限元分析 ， 得到 了吊钩应 力和位 ；移的分布规律， 揭示 了吊钩工作的危险截 面。并在有限元分析的基础上， 在保证 吊 钩安全的前提下， ： 对 ｝ 吊 的厚度进行了优化， 钩 将优化前后的结果进行 了比较 。 优化后吊钩的尺寸更加合理 ， 并达到 了减轻吊 ｛
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基于ANSYS Workbench的叠片式吊钩热力学分析报告
基于ANSYS Workbench的叠片式吊钩热力学分析报告本文将基于ANSYS Workbench对叠片式吊钩进行热力学分析。
叠片式吊钩是工业上常用的起重设备之一，本文将对其在运作过程中产生的热力学问题进行模拟分析。
1.模型准备首先，在ANSYS Workbench中导入叠片式吊钩的几何模型，并定义其材料属性和边界条件。
假设叠片式吊钩由铁材料制成，其热传导系数为 50W/mK。
在分析中，我们将叠片式吊钩放置于60°C的环境温度下，并将顶部和侧面设定为绝热边界。
（见图1）2.分析设置接下来，我们需要定义分析的类型。
由于我们需要分析热传导问题，因此我们选择“静态结构分析”。
在分析类型中，我们需要设置分析的时间步长和最大迭代次数。
在本次分析中，我们将时间步长定义为0.1秒，最大迭代次数为200。
3.分析结果执行分析后，我们可以得到叠片式吊钩在运作过程中的热力学情况。
首先，我们观察叠片式吊钩的温度分布情况。
（见图2）从图2中可以看出，在60°C的环境温度作用下，叠片式吊钩的温度分布呈现出明显的梯形分布趋势。
其中，吊钩的顶部温度最高，约为93.2°C，底部温度最低，约为61.7°C。
吊钩中部温度的变化比较平缓。
接着，我们观察叠片式吊钩在运作过程中的热流分布情况。
（见图3）从图3中可以看出，在吊钩顶部附近，热流密度最大，约为54.1W/m^2。
随着距离的增加，热流密度逐渐减小。
吊钩底部的热流密度最小，约为31.6 W/m^2。
4.结论根据以上分析结果，我们可以得出以下结论：1）由于叠片式吊钩在运作过程中会受到环境温度的影响，因此其温度和热流分布均不均匀；2）在吊钩顶部附近，受热流密度最大，因此可能会引起局部过热现象。
以上分析结果对于叠片式吊钩的设计和使用具有一定的参考价值。
在实际应用中，需要根据具体的情况进行合理设计，并合理控制吊钩的工作温度，以保证其安全运行。
本文将列出一些数据并进行分析，从中探讨数据分析的方法和意义。
ANSYS在起重机设计领域的应用分析
ANSYS在起重机设计领域的应用分析【摘要】起重机作为现代化工业中普遍运用的设备，其可以在一定程度上提升生产效率，降低体力劳动，实现工业生产的自动化与机械化。
现阶段，已经运用许多技术方法提升起重机的设计效率，可是以往的设计计算方式在精度与计算速度等多方面依然存在许多问题。
而ANSYS拥有比较灵巧的动态交互能力，同时还可以模拟大量物理机制相关作用机理，从而实现设计方案的合理优化，有效运用在起重机设计方面。
本文主要对ANSYS在起重机设计领域的应用进行了分析与探讨。
【关键词】ANSYS;起重机;设计起重机主要指在一定范围之内提升与水品搬运重物，进行循环和间歇运动，普遍运用在港口与冶金以及建筑等相关领域，其可以有效提升生产效率，减小劳动强度，并且加强机械化与自动化生产水平。
近些年，起重机设计和生产技术取得一定发展与进步，特别是现代化设计方式在起重机设计中的有效运用，明显提升起重机设计工作效率，同时也在一定程度上提升了起重机的性能。
其中ANSYS 为集成结构和电场以及磁场等于一身的有限元分析软件，利用ANSYS与CAD 软件之间的图形接口，完成数据共享与交换，运用在结构力学和结构动力学以及热力学等有关方面的计算求解以及模拟，可以在很大程度上提升设计工作效率，实现设计的优化等。
对此，分析与研究ANSYS在起重机设计中的运用有着重大意义。
一、设计方式分析（一）极限状态方法极限状态方法设计原则如下，结构在相关载荷系数与调整系数共同影响下，计算出的部件应力不可超过极限应力。
尽管此计算方式相对精确与合理，可是因为结构中所有分项系数难以明确，因此该计算方式应用比较少。
（二）ANSYS实体模型方法依据经验完成结构草图的设计过后，利用起重机设计过程中普遍运用的实体单元，比如管、壳与梁等，创建和现实状况基本符合的相关实体模型，然后进行加载验算。
此种方法的优势就是概念明确，可以有效反应出结构应力分布状况，依据具体情形完成细节设计，并且可以便于获取结构件实际变形状况。
基于ANSYS的船用全回转起重机转台优化设计
基于ANSYS的船用全回转起重机转台优化设计摘要：针对船用全回转起重机设计而言，回转机构受力均衡性是检验起重机作业安全性和使用寿命的一项关键性指标，文章应用ANSYS对回转机构和转台进行受力分析：通过对转台纵向结构和横向结构刚度调整，以回转结构受力均衡为优化变量，得到合理的优化结构。
关键词：船用全回转起重机；转台；回转机构；ANSYS；优化采用有限元单元法和优化设计方法，以中铁大桥局雪浪号400 t船用全回转起重机起重机为研究对象，通过计算机仿真分析，在满足起重机转台的强度、刚度和稳定性的基础上，通过调整转台的纵横向刚度比值，，完成以回转机构受力均衡为主要目标的优化计算。
1 起重机概述该起重机安装在船体上，主要由吊钩、吊臂、变幅机构、三角架、转台、回转机构、固定支撑机构、电气系统和液压系统组成。
主要功能包括桥梁基础围堰施工、钢护筒插打、水上施工平台吊装、平台设备吊装、钢筋笼安插、桥梁构件安装架设等。
本船用起重机的使用，极大地降低了桥梁施工难度、缩短了桥梁施工周期、降低了成本，同时它还可以从事港口货物的起重运输，具有广阔的使用空间。
该起重机主要参数如下：起重机船艏最大起重量为400 t，最大起重力矩为12 000 t/m；全回转时最大起重量为350 t，最大起重力矩为10 850 t/m，主钩最大起升高度为65 m，副钩最大起升高度可达77 m。
整机如图1所示。
2 转台结构的设计对于大中型海上起重设备，设计时首先要考虑的就是结构的合理性。
对于“雪浪”号来讲，由于起重机起重能力大，且为海上全回转作业，受力复杂，利用常规结构模式和计算模式根本不能满足设计要求。
针对这一难题，在学习借鉴国内外先进技术的基础上，设计人员在结构模式作了突破：在转台和固定支撑两个构件上作了创新。
首先，在传统转台的结构模式基础上增加了两片桁架。
这种结构模式具有三个优点：一是抬高了三角架，从而减小了三角架的受力；二是增加了纵向主梁的刚度，便于回转支撑滚轮受力均化；三是使受力更明确，传载更直接，更便于转台结构的设计及计算。
基于ANSYS的吊车底架优化设计与研究
基于ANSYS的吊车底架优化设计与研究[摘要] 为了在吊车底架设计中，使底架结构更加合理化，应力分布更加均匀，运用有限元理论分析底架的应力，未达到预期的目的，再运用ansys进行结构优化，直到达到预期结果为止。
[关键词] ansys 吊车优化底架1.前言我国吊车械制造业经过近六十多年的发展历程，特别是近十几年的飞跃发展，吊车的研发与生产已经具有一定的规模和水平，基本形成了较为完整的科研、生产体系、销售体系，成为机械工业中的一个独立的行业。
我国吊车主要应用在煤炭工业、电力工业、交通运输业、原材料工业、建筑业和机械制造业等几个国家重点支持的基础工业和作为国民经济支柱的产业。
有限元法是设计分析复杂结构最有效的手段，只要将其前后处理自动化、与优化方法结合，用于实际结构的自动设计，就能最好的发挥其优越性。
基于以上优点本文借助有限元法分析吊车底架的应力情况。
2.基础理论经过多年的发展，有限元法已经趋于成熟，在未来工程领域中的应用和提高谋求发展，并完善有限元法的基本技巧。
在工程应用中，随着计算机辅助设计(cad)日益剧增，cad常用计算方法中不可缺少的内容之一：有限元程序包。
它与优化设计形成集成系统，即通过计算机画出计算模型→有限元分析→最优结构设计→图形显示→判断决策→修改结构形状→有限元分析……重复进行，直到满足设计要求为止。
下面以刚体材料的弹性力学平面问题为例，给出有限元法的算法原理。
首先，将某个连续体划分成有限个单元，单元之间由结点互相连接起来。
对于弹性力学平面问题，则单元内任一点(x,y)的位移(u(x,y),v(x,y))的插值公式总可以写成（2-1）点(x,y)在x和y方向的位移分别为u(x,y),v(x,y)，单元结点i的位移分别为ui,vi，位移形函数用ni(x,y)插值形状函数来表示，它实现了用结点位移表示单元内位移的插值联系。
由于单元结点上的位移是“有限”的，单元内的位移点是“无限”的，二者之间的联系正是由式（2-1）中的插值形状函数表现出来。
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。
基于ANSYS的盘条专用吊具的优化设计
基于ANSYS的盘条专用吊具的优化设计杨伟明【摘要】利用ANSYS软件对盘条专用吊具进行应力分析,计算了盘条吊具的最大应力,确定了应力集中或应力过大部位,通过对吊具几何模型尺寸进行优化设计,达到了装卸工属具设计的安全系数的要求,提高了装卸作业的安全性.【期刊名称】《港口装卸》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】3页(P29-31)【关键词】吊具;ANSYS;优化设计【作者】杨伟明【作者单位】天津港第一港埠有限公司【正文语种】中文1 引言装卸工属具是目前港口装卸行业最主要的组成元素之一，具有结构简单、便于操作、船型与货物的适用性广、维修方便等特点，广泛应用于件杂货装卸作业的各个环节。
近年来，随着港口的迅速发展，装卸效率大幅提高，装卸工属具长期处于使用频率高、受负载时间长的疲劳状态。
工属具的设计方法多采用简化模型、粗放式手算设计为主，使得因工属具原因而导致的安全事故频发，因此亟需科学严谨的装卸工属具计算方法，使装卸工属具向更注重可靠性和安全性的方向发展。
目前，国内港口机械方面的优化设计主要集中在对各种起重机的金属结构方面的研究。
程丽珠[1]采用有限元分析软件ANSYS对桥式起重机进行结构分析，运用优化程序对主梁进行优化设计，并使用MATLAB软件进行优化设计计算，以达到在满足强度、刚度的前提下用料最省的目的，通过分析主梁几何参数在优化设计计算时的变化规律，得出了可靠的优化设计结果；吴锐[2]以臂桥架集装箱岸边起重机为研究对象，对变幅系统提出了3种金属结构设计方案，采用ANSYS对每一种方案进行分析，从强度、刚度和重量等方面比较这3种方案结构的性能，最终确定性能较优的结构形式及力学参数。
卢卫[3]在装卸工属具的设计方面提出了虚拟设计概念，以钢管钩的设计为例，探索装卸工属具的虚拟设计步骤，在确定尺寸和基本参数后，通过CAXA软件建立钢管钩模型，并采用COSMOS软件对钢管钩进行应力分析，最终得到钢管钩的应力图。
基于ANSYS的起重机结构设计优化
基于 ANSYS的起重机结构设计优化摘要：随车起重机是指安装在汽车底盘上，在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的起重机械，又称随车吊，属于物料搬运机械，是众多起重运输机械中的一个分支。
对于随车起重机而言，其主要受力部件为底座、立柱、动臂、吊臂等，本文中主要以立柱及动臂为例介绍静态结构受力分析对结构进行优化的方法，此方法同样适用于机械行业的其他领域。
ANSYS Workbench的分析过程一般包括三部分：前处理模块、分析计算模块、后处理模块。
前处理模块主要由模型建立和网格划分组成；分析计算模块包括边界条件的设置、载荷的添加及求解等；后处理模块是有限元分析最重要的环节，它会对计算结果进行详细分析，从而得到结构的响应状态。
关键词：ANSYS;起重机结构;设计优化;引言桥式起重机是一种横架于车间、仓库和料场等室内上空物料吊运的专用物流设备。
一般桥架结构约占桥式起重机整机质量的60%70%，因此，它的结构参数往往直接决定了起重机的工作性能。
一直以来，桥架的结构设计普遍采用基于经典力学的半理论半经验的传统设计计算方法，由于计算工况多，分析复杂，工作量繁重，实际工程设计中，常采用加大安全系数的保守设计方法来补偿各种模型简化和假设带来的计算误差，致使桥架结构设计存在较大的余量，既浪费材料，又增加了制造成本。
1三维模型的建立及网格划分用Pro/E按使用要求实体建模后，需转为中间格式文件导入到ANSYS环境下，并对实体各零件定义单元类型和材料属性，这对尽可能的模拟实际工况有巨大的影响。
如对于模型较为复杂的情况，需先对模型进行简化后，并分别定义各部分的单元类型以完成网格划分，也可采用智能自由网格划分的方式进行划分，单元节点之间相互连接，且结构具有相互连续性，在具有倒角部位网格较密，而其他规则部分则较疏松。
在完成上述工作后，需进行载荷施加及边界条件的设置，在立柱下端连接处添加固定约束，在两铰接点处分别添加如二维图示的力载荷。
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升降机 ty70htvv
可以进于优化。3吊钩的优化在吊钩所受载荷力大小和安 全系数都满足要求的前提下，可以减小吊钩的最大厚度 和直柄直径来进行结构尺寸优化，将水
平截面最大厚度从200mm减少到180mm，竖直截面最大 厚度从170mm减少到155mm，柄部直径从150mm减少到 135mm.此时
施加的面载荷大小约为：对优化后的吊钩重新建模，在 约束不变的情况下，对其再次进行有限元分析，计算分 析结果，如所示。U0优化后吊钩应力图
的钢索直径D=28mm，即载荷的作用面区段约为D与吊钩 中间竖直截面最大厚度的乘积。通过对吊钩中间竖直平 面两侧各30°作用面施加面均布
载荷的方法，来模拟悬吊货物的钢索对吊钩的作用载荷。 网格划分、添加约束、施加面载荷后得。有限元模型， 如所示。2.3求解结果及分析吊钩的
变形图，如Q所示。由该图可知，吊钩受力后有一定幅度 的变形，其最大变形为0.925mm.吊钩的应力分布图，如 ⑥所示。由可知：①吊钩的最
0，强度等级为M，钩身水平截面最大厚度为200mm，竖 直截面最大厚度为170mm，柄部直径为150mm.吊钩材料 为DG20Mn，材料
的屈服点为333MPa，抗拉强度510MPa，泊松比0.3，弹 性模量E=2.1ellPa，密度为7860kg/m3.钩身最大许用弯曲
应力：吊钩直杆部分最大许用拉应力：瓯吊钩结构简罔 2.2吊钩有限元模型的建立某些过渡转角几何特征对强度 的影响很小，在Ansys中会增加
承载部件，吊钩的强度及其设计的合理性对起重机工作 的安全性至关重要。因此，应用现代有限元分析方法， 对吊钩的强度进行分析，发现吊钩的最大
变形位置，揭示其应力分布规律和危险截面，为吊钩强 度的研究设计提供理论依据，具有重要的工程意义。2有 限元模型的建立与分析2.1吊钩的结
构及参数以实际生产中一台工作级别M5的50t/10t桥式起 重机主起升的直柄吊钩为例，其结构形式简图，如所示。 其参数为：单钩，钩号为4
根据实际工况对其约束与载荷作了有效的处理，并对其 强度进行了有限元分析，得到了吊钩应力和位移的分布 规律，揭示了吊钩工作的危险截面。并在
有限元分析的基础上，在保证吊钩安全的前提下，对吊 钩的厚度进行了优化，将优化前后的结果进行了比较。 优化后吊钩的尺寸更加合理，并达到了减
轻吊钩重量的目的。分析和优化结果对起重机吊钩的结 构设计提供了科学合理的依据。吊钩是起重机上应用最 广泛的一种取物装置，也是起重机的主要
大应力发生在钩身主弯曲截面（水平截面）内侧，且最 大应力为157MPa.吊钩钩身主弯曲截面（水平截面）外侧 的最大应力约为87MPa，皆
小于许用应力214.84MPa.（2）吊钩钩身在竖直截面内应 力也较大，为另一危险截面，其最大应力约为104MPa. （3）吊钩直杆部分
最大拉应力为69.6MPa，小于许用应力102MPa.所以，实 际分析所得应力值远小于材料的屈服极限，应力余量大， 说明吊钩是很安全的，
阁4优化后分析结果从、中可以看出，此时新吊钩钩身主 弯曲截面（水平截面）内侧最大应力为182MPa竖直截面 最大应力为122MPa，都小
于许用应力214.84MPa.吊钩直杆部分最大拉应力增大为 81Mபைடு நூலகம்a，小于许用应力102MPa.吊钩的最大变形为 1.066mm.所以
，优化后的吊钩满足强度要求。而且，由PROE建立的三 维模型进行质量属性评估，可知吊钩的质量从313.79kg下 降到263.05kg，
减少了50.74Kg质量减轻了16.1%优化效果明显。4总结利 用大型通用有限元软件ANSYS对一直柄单钩 （GB/T10051.4-1
988）进行了详细的静力学分析。与传统的分析方法相比， 更准确的捕捉了吊钩的应力和位移分布情况，对工程实 际生产具有重要的指导意义。并在
满足吊钩强度和稳定性的前提下，对吊钩的厚度进行了 结构尺寸优化，优化结果表明传统的吊钩厚度设计方法 是保守的。
畸变网格的产生几率，增加计算时间，影响计算精度， 因此建模时应予以简化。单元类型选用六面体结构单元 Solidl85.吊钩直柄上端部分添
加约束，约束其全部自由度。由于实际吊装过程中，吊 重会发生摆动，使得悬吊重物的钢索拉力与垂直方向产 生一定的夹角，根据工程实际及浮吊规程
，此夹角应控制在30°左右。因此，吊钩满载达到最大 起重量50t，且钢丝绳拉力偏角为30°时，吊钩处于最不 利载荷的极限工况。取悬吊重物