大吨位全地面起重机臂架索载强度研究.docVIP

精品论文 参考文献 大吨位全地面起重机臂架索载强度研究 广西壮族自治区特种设备检验研究院 摘 要:大吨位全地面起重机在各类大型吊装工程项目中得到广泛的应用，对其臂架的结构强度也提出了很高的要求。本文对大吨位全地面起重机臂架索载强度展开了研究，采用有限元非线性分析方法对其进行了分析，旨在为有关需要提供参考借鉴。 关键词:大吨位；全地面；起重机；强度研究 0 引言 随着我国社会经济的快速发展，各类工程项目的建设也越来越多，其中大型吊装工程项目的施工日益增加。在大型吊装工程施工中，大吨位全地面起重机以其通过性强、机动灵活、工作性能可靠等优点，得到了广泛的应用。而臂架作为全地面起重机的重要承载构建，其结构强度对起重机的整体性能具有十分重要的影响。因此，对大吨位全地面起重机的臂架索载强度展开研究十分必要。 1 大吨位全地面起重机臂架索载强度研究 1.1 各臂节的建模与臂节间的连接 副臂是典型双向压弯构件，杆件之间采用焊接，在杆件两端承受弯矩以及杆件自身重力的作用，因此杆件本身也是梁结构，故各个杆件采用梁单元建立模型，且副臂为对称结构。本文利用APDL语言定义beam188梁单元，并参数化截面、材料属性及实参数、臂架结构等，建立有限元模型。某大吨位全地面起重机工作状态为主臂各节伸缩比例为92%，固定副臂长35m，安装角度15deg;，主臂仰角为80deg;。首先以特征值分析方法确定在弹性范围内，理想臂架线性稳定性对应的临界载荷，为非线性分析确定临界载荷的上限。特征值屈曲分析显示临界载荷为1456.7N，对应线性分析结果显示，副臂最大应力发生在旋转节与门架相连的弦杆，最大应力为502MPa，臂架头部最大水平位移为10228mm，最大竖直位移为3633mm。本文对臂架进行弹塑性稳定性分析，获取载荷—变形曲线，得到其临界载荷为30000N，此时对应的水平位移如图1所示，最大为10313mm，竖直位移如图2所示，最大为-4747mm。由副臂整体应力分布图可得，最大应力发生在旋转节与大截面标准节连接处，旋转节下弦杆与大截面标准节下弦杆部分发生塑性变形。由于决定塑性变形的剪切模量计算复杂，同时弯曲变形与截面的塑性区域的扩展都难以界定，因此临界载荷按边缘纤维屈服理论计算。 图1 整体水平位移 图2 整体竖直位移 由于特征屈曲分析是理想结构且基于线性分析，对臂架强度、位移的分析趋于保守，对于临界吊载计算结果偏大。而主臂+固定副臂工况臂架长度较长、变形较大，属于大变形问题，应采用非线性分析。臂架通常是由于臂架局部发生塑性变形，逐渐失去承载能力，直到屈曲。 1.2 臂架变形过程中背部起升绳张力的影响 大吨位全地面起重机加载过程中，随着载荷的增大臂架变形逐渐增大，使臂架背部的起升钢丝绳张力方向发生改变，并随着臂架变形，钢丝绳与主臂各节臂臂头可能产生接触，影响臂架的载荷分布。本文按照稳定性分析的3种方法对3种工况进行分析，获取臂架的临界载荷。工况1为主臂各节伸出比例为46%，主臂仰角为60deg;；工况2为主臂各节伸出比例为92%，主臂仰角为45deg;；工况3为主臂各节全伸，主臂仰角为60deg;。以各自基于边缘纤维屈服理论得到的临界载荷为吊载，对臂架进行几何非线性分析，如表1所示。由表中可得，与弹塑性稳定性分析获取的临界载荷相比，特征值分析获取的临界载荷较大，而基于边缘纤维屈服获取的临界载荷较小。基于边缘纤维屈服理论得到的临界载荷比较保守，但其计算过程简单，同时还考虑了臂架强度问题，适用于臂架的临界载荷计算。 表1 3种方法对应的临界载荷N 工况 特征值 边缘纤维屈服理论 弹塑性稳定性 1 1526506 416985 577100