有限元项目报告

1、- -起重/运输机械典型钢构造的设计、分析与验证班级：08级工程机械XX：范冬路、王忠厚、葛会亮曹培刚、鉴军民课程名称：ANSYS有限元分析指导教师：史艳国、X连东、X庆玲、 李玉昆、王振洲、卜敬2021年6月目录摘要1前言11新钢构造的设计21.1ansys模拟解析21.2葛会亮的分析过程：31.3 王忠厚的分析81.4 曹培刚的分析81.5 范冬路的分析92实验数据93结论103.1工作分配103.2主要结果103.3心得感受104主要参考文献10. 优选- -起重/运输机械典型钢构造的设计、分析与验证范冬路、王忠厚、葛会亮曹培刚、鉴军民燕山大学 机械工程学院摘要：通过调研实际钢构造梁，在

2、对已进展箱型梁实验加载的根底上，用ANSYS进展模拟分析，并比较两者数据，分析误差原因。前言由金属材料轧制的型钢和钢板作为根本构件，采用铆接、焊接等方法，按照一定的构造组成规那么连接起来，能够承受载荷的构造物称为金属构造。这些金属构造可以根据需要制作梁、柱、桁架等根本受力组件，再把这些金属受力组件通过焊接或螺栓连接起来，构成起重机用的桥架、门架、塔架等承载构造，这种构造又称为起重机钢构造。常见的起重机可分为梁式型、悬臂型和门式起重机。1、梁式型起重机，可在长方形场地及其上空作业，多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。梁式起重机：主

3、要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机，主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面。起重小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成。桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。2、悬臂起重机有立柱式、壁挂式、平衡起重机三种形式。柱式悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转，或者是悬臂与转柱刚接，在基座支承内一起相对于垂直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起重机。它适用于起重量不大，作业效劳范围为圆形或扇形的场合。一般用于机床等的工件装卡和搬运。壁上起重机是固定在墙壁上的悬臂起重机，或者可沿墙上或其他支承构造上的

4、高架轨道运行的悬臂起重机。壁行起重机的使用场合为跨度较大、建筑高度较大的车间或仓库，靠近墙壁附近处吊运作业较频繁时最适合。平衡起重机俗称平衡吊，它是运用四连杆机构原理使载荷与平衡配重构成一平衡系统，可以采用多种吊具灵活而轻松地在三维空间吊运载荷。平衡起重机轻巧灵活，是一种理想的吊运小件物品的起重设备。3、门式起重机一般根据门架构造形式、主梁形式、吊具形式来进展分类。比方按门框构造形式分全门式、半门式、单悬臂门式、双悬臂门式起重机等；按主梁构造形式分单主梁门式起重机、双梁桥式起重机。以上为起重机的分类及其简介，可以看出它们不同之处很多，但它们都有同一类构造梁。梁作为起重机中重要的承载部件，其强度

5、及稳定性至关重要，因此梁的设计就需要格外的慎重、反复验证。本次工程为设计一简易的箱型梁，设计的方法及原理来自课本知识，根据实验室条件初步确定箱型梁的尺寸，再有ansys加以分析，通过模拟加载查看最大变形及最大应力是否满足设计要求。我们的预期结果是通过实验室的加载考验，且变形量最小。1新钢构造的设计经过讨论与比较，我们确定如下方案做实验模型图1 方案设计图1.1 ansys模拟解析以下为根据真实实验中焊接的梁构造进展的建模分析：表1 各点模拟应力Value (N/m2)133.8134.2106.539.418.5图2 应力云图图3应力云图表2 各点模拟位移0.180.19图4 模拟加载应力图1

6、.2葛会亮的分析过程：表3 葛会亮截图分析无横隔板有横隔板模型应力云图比较加载面应力最大应力max430MPa 最大应力max在190MPa左右加横隔板后明显改善了应力分布，减小应力集中模型一样，单元不同SOLID95SOLID186比较加载面应力最大应力max在190MPa左右 最大应力max在220MPa左右可见相差不多，即可认为结果与实验所得数据的偏差不在于单元的选取上改进横隔板说明：横隔板改进之处，就是在原有根底上又在横隔板两侧加了对称肋应力云图比较加载面应力最大应力max在190MPa左右 最大应力max在120MPa左右由数值比较可见，改进横隔板后进一步减小了应力集中变形图比较加载

7、面变形横隔板改进前后最大变形值分别为：0.2050.231 0.1880.212。有所改善，但变化不大共性问题以上两个图再结合加载面应力云图比较，最大应力没有出现在加载面上却出现在固定端内边的角上以下为优化结果，由于不会用ANSYS进展优化，故根据应力云图自行对模型进展剪裁得到优化结果，原理即裁减掉几乎不承载的局部，从而在不影响梁的整体强度、稳定性的同时大大减轻了自重，详情见下表：表4 优化根据应力云图自行优化之前之后比较而言，二者在应力及变形上没多大差异，但后者省材料，自重大大减小优化后数据显示加载面应力侧面应力74.809MPa 62.649MPa88.674MPa 65.291MPa 1

8、8.097MPa变形数值0.175 0.2041.3 王忠厚的分析表5 王忠厚截图分析模型线条图应力云图变形图分析：针对加载后中间面出现凹坑的情况，在上平面加横向肋板并在两侧面增加纵向肋板。ANSYS模拟分析结果显示说明此种方法能起到减小应力集中的作用。1.4 曹培刚的分析表6 曹培刚截图分析模型图应力云图分析：此种方法由ANSYS分析显示说明最平安，应力集中问题最不明显且最大应力较小，但是所加肋板过多增加梁的自重，故而应力自重比不太理想。1.5 范冬路的分析表7 范冬路截图分析优化模型网格划分应力云图变形图0.180.1963.6MPa 42.1MPa 25.3MPa分析：这种构造为较理想的

9、箱型梁构造，去除了不必要局部，减轻自重，节省材料。设想：截面用曲线过渡，这样可以进一步减小应力集中问题因曲线造型复杂，对于ANSYS初学者来说还是个难题，因此我们没有往下进展2实验数据表8 加载过程的位移量40T吨数 0 5 10 15 20 25 30 35 40 位移 0 -0.25 -0.14 0 0.12 0.27 0.34 0.38 0 0.25 0.42 0.54 0.64 0.85 0.95 1.04 100T吨数 0 20 40 60 80 100 0 位移 -0.21 0.23 0.42 0.55 0.82 1.50 -0.39 表9 加载40t应力值通道 1 2 3 4 5

10、 应力值MPa 63 73.5 -51.7 -24.36 3结论3.1 工作分配此次ANSYS工程本组成员均有参加，各自建模分析。工程报告的分工，范冬路负责PPT的制作，葛会亮负责Word文档，曹培刚、王忠厚、鉴军民提供各自数据。3.2 主要结果通过ANSYS模拟分析所得数据与实验数据比较，差距还是比较大，但和理论计算所得数据想接近。究其原因，最主要是因为ANSYS不太会用，毕竟是初学者，针对单元类型、网格划分、固定加载方式等关键步骤几乎都是照课本而来，很是死板，继而与实际产生很大偏差。3.3 心得感受通过本次工程让我们明白分工明确的重要性，对ANSYS 有了初步了解，由开场的一窍不通到学会根本的建模分析，此