【某起重机起重臂的有限元分析案例4300字】

某起重机起重臂的有限元分析案例 11.1有限元分析方法概述 1 1 2 2 31.3双吊点式塔式起重机起重臂的有限元分析过程 31.3.1定义材料和加载材料 41.3.2定义连接类型及夹具 41.3.3施加载荷和约束 51.3.4有限元模型的建立 6 7 81.4.1定义材料和加载材料 9 9 9 11.1有限元分析方法概述1.1.1有限元方法简介有限元法(FEA,FiniteElementAnalysis)基础的原理是固体流动变分，遇到整体比较庞大的曲面或者比较复杂的曲线时，研究者就要把它切成一个个规则的小块，这个小块就称为单元，单元之间利用普通节点连接起来，这样整个复杂的整体就被有规则的划分成了有限个单元，简称有限元。可以看出来，单元格划分数量有限，节点数目也有限，所以这种方法叫有限元。说白了，有限元就类似于是一个数学求解的过程。第一步按照已知的平衡条件进行简单的分析，然后根据变形协调方程把这些规则小块重新进行有目的地组装，成为一个新的组合体，我们需要先进的计算机模拟技术解决求解微分方程这个难题转化而来的大量数程中的复杂结构分析问题而设计的，它最开始诞生于1940年。经过大半个世纪料的特征性能和3D几何形状等；有限元法工作的基本原理是加权余量法和变分原理，这意味着将其整体划分为数量一定、具有一样的从而可以不间断地将空间问题转化为具有基本单元的离散问题。1.1.3SolidWorks软件及Simulation插件介绍程图、Api二次开发等。SolidWorks软件建模使用的是三维设计方法。设计人员或者将设计绘画的零部件及经装配配合而生成的新装配体的零件再次进行配合生成三维装配体。SolidWorks使用方便，可以直接从现有零件中生成新零件进行装配设计，很大程度上改善了设计效率。SolidWorks都具有全面的三维建模能力，丰富性超乎预期。Simulation是一个内嵌在SolidWorks软件中的设计分析系统，是运动仿真分析中一个重要插件，分析流程相对固定，一般包括定义材质、定义连结、定义夹具、指定载荷、划分网格，然后运行分析，最后得到结果。它提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析。其最早出现于2009版本，体现了设计仿真一体化的设计理念，它是对实体事物或过程的虚拟模仿。该插件提供了静态及动态分析功能，其在有限元分析计算过程中的程序一般是：首先通过定义一系列参数创建并命名一个新算例，而后选定模型的材料，接着通过工具栏中外部载荷顾问实现模型载荷大小和方向及类型的施加，再往后定义模型的接触类型并使用右侧网格化命令对模型进行网格化划分，在这些步骤完成之后就可以点击算例运行按钮等待计算分析结果的产生。经过该分析程序后操作人员可以得到该模型的应力、扭曲、频率及热分析并可据此提出相应的优化建立模型进行后期结构处理时应遵循如下原则：a.起重臂建模最顾及的就是约束条件，既要符合实际条件，还又要简化计算，所以将塔身近似看成刚性基础错误!未找到引用源。b.起重臂吊点之类的结构设计是重要研究部位，应与实际载荷一致，根据虚功原理把所有不在节点上的力要平均分配给相邻节点，便于理想化模型；c.原则上起重臂结构模型要和实际一模一样，但是在专门的研究领域可以忽略某些对结果影响不大的结构。根据上述原则，在建立模型时作了如下简化和理想化：(1)及时多次地对完成建模的部件进行干涉和间隙检查，如果存在干涉情况会影响后续工作的开展；(2)完成的模型上不要有细长的表面。进行网格划分时，细长曲面划分质量(3)通常，小于10mm的孔忽略不计，这些孔对整体强度影响很小，平白增加工作量。1.3双吊点式塔式起重机起重臂的有限元分析过程由于在有限元分析中不易对零件结构进行分离，总是存在着难以确定的边界错误!未找到引用源。立，分析运算，即可以得到塔式起重机吊装2t货物时起重臂的静态应力分布图定义吊臂的材料为Q235钢，密度为p=7800kg/m³,弹性模量E=2.1*10⁵Mpa,泊松比为0.28,屈服强度为220.594Mpa。为了在不影响结果的情况下定义起重臂上销轴孔处为“固定几何体”,这个夹具的作用在于把吊臂固定死，使各销轴孔完全不运动。详细设置参数见图4-属性属性表格和曲线外观剖面线自定义应用程序数据收藤钣金医模型类型M:线性弹性各向同持续性来定义 膜 膜质量率度7850热导率0.2256热导率0.2256□①X面(2①面(2面<31.3.3施加载荷和约束整个起重臂是空间桁架结构，受力不是简单的线性关系计算，分析计算要占用电脑和人工较多的资源，所以进行简化。起重臂每节臂之间的销钉联接，都假定为固定部件，简单快速求解。详细载荷参数设置见图4-3。塔式起重机所有约束参数见图4-4。略□国-5隐申图错误!文档中没有指定样式的文字。-3载荷参数激活Windows图错误!文档中没有指定样式的文字。-4双吊点塔式起重机约束条件参数网格，二阶高品质单元，其网格划分结果如图4-5所示。图错误!文档中没有指定样式的文字。-5起重机网格划分结果经计算，[σ]=147.062Mpa。(1)应力结果分析吊重2t起重臂的塔式起重机模型SolidWorksSimulation分析得到的起重臂应力分布云图如图4-6所示，由图4-6可知仿真结果很接近。吊臂整体应力分布应力必须小于屈服极限，这是疲劳分析的必须条件。其最大应力为100.6Mpa,没有超出水平截面的许用应力147.062Mpa。因此该起重臂是安全变形比例1变形比例1图错误!文档中没有指定样式的文字。-6起重臂应力分布云图(2)位移结果分析Simulation分析得到的起重臂位移分布云图如图4-7所示。在2t的载荷力作用下，该平衡臂的变形量满足塔式起重机的设计要求。起重臂的最大位移为3.376cm,发生最大位移的位置在起重臂的前端。位移量较小，不会引起大的变图错误!文档中没有指定样式的文字。-7起重臂位移分布云图(3)安全系数结果分析Simulation分析得到的起重臂安全系数云图如图4-8所示。由图4-8可知，图错误!文档中没有指定样式的文字。-8起重臂的安全系数分别云图式起重机吊装2t货物时起重臂的静态应力分布图和位移分布图。定义吊臂的材料为Q345钢，密度为p=7700kg/m³,弹性模量E=2.06*10⁵Mpa,泊松比为0.3,屈服强度为345Mpa。为了在不影响结果的情况下适当属性属性表格和曲线外观剖面线自定义应用程序数据收藏钣金-水平臂不适用不适用持续性弹性模量材料阻尼比率未定义1.4.2定义连接类型及夹具1.4.3施加载荷和约束细载荷参数设置见图4-11。塔式起重机所有约束参数见图4-12。钣钣金标注评估Simulation分析准备|SOLIDWORKSIns22就认<<默认显示-⑦固走几何体滚柱滑杆固定较链面<3>面<4>面<5>符号设定阳力8图错误!文档中没有指定样式的文字。-12动臂式塔式起重机约束条件参数分析采用实体网格，二阶高品质单元.,其网格划分结果如图4-13所示。图错误!文档中没有指定样式的文字。-13起重机网格划分结果算，[σ]=257.463Mpa。(1)应力结果分析SolidWorksSimulation分析得到的吊重2t起重臂应力分布云图如图4-14所示，由图4-14可以看出吊臂整体应力分布均匀，起重臂与塔身接触部分所受的此该起重臂是安全的。交升比例1vonMresiN/m^2)→压报力3450-+09(2)位移结果分析Simulation分析得到的起重臂位移分布云图如图4-15所示。2t的