多载荷工况下塔式起重机的强度、刚度和安全裕度.pdfVIP

多载荷工况下塔式起重机的强度、刚度和安全裕度 任学平 韩 伟 内蒙古科技大学机械X--程学院 包头 014010 摘 要：基于有限元参数化建模技术，运用Ansys中的APDL程序语青编写了塔式起重机整机金属结构命令 流，在 自重、起升载荷、风载荷等共同作用下选择3种危险丁况，进行结构强度、刚度有限元分析，得到塔式 起重机结构最大应力发生的位置和变形最大出现的位置。对整机结构稳定性进行了研究 ，得到不同工况下的临 界极限载荷，来确定塔式起重机不同工况下的安全裕度。 关键词：塔式起重机；有限元；强度；刚度；安全裕度 中图分类号：TH213．3 文献标识码 ：A 文章编号：1001—0785 (2014)09—0070—06 Abstract：BasedOilfiniteelementparametricmodelingtechnology，theAPDL program languagein Ansysisenl— ployedtowritethemetalstructurecommandstream．Threedangerousconditionsareselectedundercombinedactionsofself— weight，liftingload，andwindload，etc．，toperform thestrengthandrigidityfiniteelementanalysis，getthelocations withm~ imum stressandm~ imum deformationofthetowercrane．Thestructuralstabilityofthecompletemachineisstud— iedinthepaper，inordertogetthecriticallimitloadsunderdifferentconditionsanddeterminethesafetymarginsofthe towercrane． Keywords：towercrane；finiteelement；strength；rigidity；safetymargin 塔式起重机 (以下简称塔机)是现代建筑施 用质量单元 。而对于塔身中的梯子、起升变幅用 工企业必备的设备之一，其金属结构设计质量的 的钢丝绳和顶升系统等，对塔机整机而言质量非 好坏直接影响整机 的工作性能，设计结构合理、 常小 ，故忽略不计 。 材料利用率高将大大减少事故发生率和节约成本。 在参数化建模过程中，建立了429个关键点之 本文从塔机整机金属结构出发，对塔机 的强度、 后 ，选择 Beam188三维梁单元 、Mass21质量单元 刚度和稳定性进行了研究，以便把握塔机结构本 和 Link8三 维杆单 元。本 文采用 国际单位 制 身特性，对进一步的设计改进和现场操作有一定 (sI)，弹性模量选择 2．1×10 MPa，泊松 比选择 的指导意义。 0．3，密度选择 7800kg／m ，定义重力加速度为 9．8m／s 。 1 参数化有限元模型的建立 塔机主弦杆结构采用主角钢和副角钢焊接而 南于塔机整机结构模型较为庞大，高度 45m， 成，基础坐主弦杆和剩下 18节标准节主弦杆采用 回转半径幅度为40m，建模较为复杂，为了使模 此类截面形式。本文共定义了4种截面，分别用 型符合塔机实际情况，根据相关文献，对塔机模 到底座节和标准节 中。塔机结构有 限元模 型见 型做如下简化 ：1)由于塔机底座节实际是安装在 图 1。 混凝土支座上 的，故假设模型底座节 4个关键点 2 有限元模型计算分析 施加的是全约束 ，即简