桅杆式起重机吊臂组件有限元分析与优化设计.pdfVIP

桅杆式起重机吊臂组件有限元分析与优化设计 王芝明 唐文献 高 健 邓成斌 江苏科技大学 镇江 212003 摘 要：以800t／30m桅杆式起重机为例，对其箱形梁式 吊臂结构进行有限元强度分析。利用 ABAQUS软 件数值模拟了4种工况下吊臂的结构应力和变形 ，对优化前后 的结构进行力学性能对比，并分析了优化设计对 结构模态的影响。计算结果表明，各载荷工况下吊臂结构最危险位置均发生在主吊臂与转台的连接处，提升重 物的绞点处次之，有局部应力集中现象；通过优化 吊臂局部结构和钢板厚度，达到了减轻 自重、提高强度和刚 度的效果，且优化结果十分可观。 关键词：桅杆式起重机；箱形梁式吊臂 ；有限元分析；优化 中图分类号：TH213．1 文献标识码：A 文章编号 ：1001—0785 (2014)07—0069—05 Abstract：The800t／30m mastcraneistakenasanexampleinthepaperforfiniteelementstrengthanalysisofthe boxgirderjibstructure．Thestructuralstressanddeformationofthejibunder4conditionsaresimulatedbyABAQUS，with comparisonofmechanicalperfomr ancesbeforeandafteroptimization．Theeffectofoptimaldesignonthestructuralmodal is alsoanalyzed．Theresuhshowsthatthemostdangerouspositionofthejibstructureunderallloadingconditionsisatthe connectionbetweenthejibandtheturntable，followedbythestrandingpointwhenliftingobjects，withlocalstressconcen- tration；theoptimizedlocaljibstructureandsteelplateinoptimizeddepthcanreduceself-weightandimprovestrengthand rigidity，indicatingsignificantoptimizationeffect． Keywords：mastcrane；boxgirderjib；finiteelementmethod；optimization 桅杆起重机的主门架进行了分析，验证 了设计的 0 引言 合理性。虽然学者们进行了大量的设计分析，但 目前，据相关统计国内大型工业 吊装设备中 对于起重船配套的桅杆式起重机箱形梁式 吊臂结 桅杆起重机 吊装 占69％，大吨位起重机 吊装 占 构及优化方面的研究甚少。 17％，利用框架 吊装 占14％，可以看出桅杆起重 为此，本文首先 以800t桅杆式起重机吊臂组 机作为我国传统的吊装设备，在大型工业 中高、 件为研究对象，根据 《船舶与海上设施起重设备 重、大型工艺装备的吊装中占有一定的地位和优 规范》、 《海上平台起重机规范》、 《起重机设计手 势，并未因国外大型起重机的引进和广泛应用而 册》等相关规范，利用UG建立箱形梁式吊臂结构 取代 ．2]。但是，与国外先进国家相比，我国起重 的几何模型，再利用 ABAQUS进行 4种工况的数 机大 、重、笨 ，消耗了过多的能源和工程材料 ， 值模拟 ；其次，以力图节省更多的工程材料、提 且桅杆起重机 的起重量也较 国内的大 ，起重量最 高强度刚度为 目标，对 吊臂结构进行改进设计， 大可达 1300t ，故需不断完善桅杆起重机 的结 并对改进前后的结构进行计算和分析；最后，对 构。由于我国