起重机(提升机)静态和动态性能分析计算书..pdfVIP

装卸桥静态和动态性能

分析计算报告

1、技术目标：

对甲方提供的A7型10t装卸桥利用大型有限元分析软件ANSYS建立有限

元计算模型，并对其进行有限元分析。

2、分析内容：

分析计算的内容如下：

（1）计算工况为：跨中、左1/4跨、左极限位置、右1/4跨、右极限位置。计算

载荷为：风载荷、额定载荷、1.25倍载荷；

（2）分析计算装卸桥主梁和支腿的位移、应力、应变，以及装卸桥的最大应力

和最大变形位置；

（3）分析计算装卸桥主梁、刚性支腿和柔性支腿的自由模态频率和阵型，以及

满载小车位于右侧行程极限时，装卸桥的模态频率和阵型；

（4）分析计算装卸桥的稳定性；

（5）校核装卸桥关键连接面的连接螺栓强度。

该装卸桥的主要性能参数为：额定载荷10t；跨度50m；材料全部采用Q235。

3、静力分析计算

3.1有限元模型

分析过程采用商业有限元软件ANSYS10.0。首先研究装卸桥的结构参数、

材料性能、工况，以及零件的尺寸和结构形式；然后根据装卸桥的结构特性和合

同内容要求，分析ANSYS10.0单元库的单元类型，选择合适的单元来建立有限

元模型。

装卸桥的零件比较多，如果采用的单元类型过多，划分网格的时候，由于不

同形状单元之间过渡，容易引起单元畸形，影响最终的分析精度。因为装卸桥的

零件主要是板型和梁型，所以在装卸桥有限元分析的过程中，主要采用了

SHELL63单元和BEAM188单元。装卸桥板型零件采用SHELL63单元。SHELL63

是一种4节点线弹性单元，它遵循基尔霍夫假定，即变形前垂直中面的法线变形

后仍垂直于中面，SHELL63既具有弯曲能力，又具有膜力，可以承受平面内荷

载和法向荷载。本单元每个节点具有6个自由度：沿节点坐标系x、y、z方向的

平动和沿节点坐标系x、y、z轴的转动。应力刚化和大变形能力已经考虑在其中。

比较符合装卸桥板型零件的实际受载情况。梁型零件采用BEAM188单元。

BEAM188单元是一个三维线性（2节点）有限应力梁，当Keyopt(1)=0时，每个

节点6个自由度。包括x，y，z方向和绕x，y，z方向。当Keyopt(1)=1时，每

个节点还考虑了扭转自由度。该单元适用于线性，大旋转和大应变非线性分析，

包括应力强化项在任何分析中。比较符合装卸桥梁型零件的实际受载情况。起重

绳索采用LINK10单元，为了模拟重物提升过程中重物自重和重物动载荷的影

响，重物采用质量单元MASS21。有限元分析时采用的材料常数见表1所示。

表1材料常数

材料（Q235）

密度弹性模量泊松比

Kg/m3Pa

78002x10110.3

在模型建立过程中，设定沿主梁长度方向为Z向，其中刚性支腿的方向为

正向；设定竖直方向为Y向；大车行动方向为X向。有限元模型如图1所示。

其中节点数17756，单元数21801，模型质量316t。

图1有限元模型

3.2边界条件

3.2.1约束条件

1).刚性支腿与主梁的固结部位的节点设定全耦合，从而模拟刚性支腿与主梁的

固结；

2).柔性支腿与主梁结合的节点的耦合位移X、Y、Z以及旋转X、Y，从而模拟

柔性支腿与主梁的铰接；

3).刚性支腿根部位移约束X、Y、Z；

4).柔性支腿根部位移约束X、Y、Z。

3.2.2载荷条件

载荷处理载荷处理和工况选择采用极限工作载荷组合，考虑到的载荷有：

1).A7型装卸桥额定载荷为10t，取动力系数1.25。由此设定起升质量为12500kg。

2).起重机自重，在建模过程中单位采用S