龙卷风力学分析计算报告1.pdfVIP

ZJF 龙卷风结构力学分析 计算报告 作者： 赵九峰 赵九峰 ：河南平顶山人，09 年大连理工大学工程机械硕士毕业，CAD/CAE 工程师，仿真 论坛Ansys WB 版主；主要从事游乐设备设计、计算、有限元仿真，3D 建模、 CAD 制图、撰写设计计算说明书、申报鉴定文件，并对游乐设备设计、制造、申 报鉴定流程提供指导。 1. 掌握三维Solidworks 的应用技能，熟练应用Solidworks 的钣金模块、焊件模 块和工程图模块； 2. 熟练使用ANSYS、Workbench 等做机械相关领域的结构计算和仿真分析； 3. 掌握LS_DYNA 的冲击分析和ADAMS 的动力学分析； 4. 熟练使用ICEM 前处理软件，勾画出任意结构的六面体网格。 九峰游乐设备CAD/CAE 工作室 2016 年09 月 1 概述 为了对ZJF 龙卷风结构的强度、刚度作出评价，用ANSYS 软件 分别建立了该结构在力臂处于竖直位置和水平位置时力学分析计算 的有限元模型。计算了在重力载荷作用下，结构的变形和应力。 2 有限元模型的建立 经过对结构进行适当的简化，用ANSYS 软件分别建立了ZJF 龙 卷风结构在力臂处于竖直位置和水平位置时力学分析计算的有限元 模型。力臂处于水平位置的有限元模型如图1 和2 所示。力臂处于竖 直位置的有限元模型如图3 和4 所示。两个模型的结点数均为20522， 单元数均为21155。 按乘客16 人确定配重的质量为7193.3 ㎏。 模型中长度的单位为 ㎜，质量的单位为㎏，力的单位为也为㎏。 １ 2.1 单元类型 模型中有四种单元：板单元用来模拟力臂、动力头和回转体；梁 单元用来模拟三角架和撑腿等杆件；质量元用来模拟座舱、半轴、安 全装置和乘客等需考虑重量但对结构刚度贡献不大的构件。实体单元 用来模拟轴承。 2.2 材料常数 结构中只有钢材一种材料，其材料常数为： 杨氏模量 EX=20600 ㎏/mm2 泊松比 NUXY=0.3 密度 DENS=7.85E-6 ㎏/mm3 2.3 单元常数 按照结构尺寸分别指定板件的厚度、大臂厚度 10，梁件的截面 参数和质量元的质量。梁截面包括圆管Ф450×10、Ф 219×5；方管 □30×50×3、□80×80×4、□60×60×4。质量元质量为660 ㎏， 作用在每个三角架的半轴轴线处，包括了座舱、半轴、安全装置和乘 客等的质量。 2.4 约束 四根撑腿下端的所有自由度全约束。 2.5 载荷 载荷为结构的自重，沿Z 坐标的负方向施加。 3.力学分析计算结果 经过计算，得到整个结构的总质量为30160 ㎏。力臂在水平位置 ２ 时质心位置坐标为（245.14 ㎜㎜，0， 6869.9 ㎜）。力臂在竖直位置 时质心位置坐标为（0，0，6624.7 ㎜）。 3.1 力臂在水平位置时的计算结果 结构的变形如图5、6 所示。在配重顶部有沿正Z 方向的最大位 移，为UZ=25.787 ㎜；在水平三角架顶端有沿负Z 方向的最大位移， 为UZ=66.239 ㎜。 2 板件的最大综合应力为27.568 ㎏/mm ,在撑腿顶端内侧；动力头 2 底板与中间圆环的交点处综合应力为 19.5 ㎏/mm ；动力头竖板与撑 2 腿壁交点处综合应力为8.5㎏/mm ；其余各点的综合应力均不超过8.5 2