泵车主梁及支腿装配体有限元分析报告

技术报告No.237m泵车下车有限元分析报告共24页第2页37m泵车下车有限元分析报告

目录1、几何模型及网格模型 31.1几何模型 31.2网格划分 41.3销轴连接处和油缸的连接 52、边界条件的处理 53、工况一臂展沿前支腿方向 73.1约束情况 73.2变形图 73.3应力结果 84、工况二臂展沿车体侧向 124.1约束情况 124.2变形图 124.3应力结果 135、工况三臂展沿后支腿方向 175.1约束情况 175.2变形图 175.3应力结果 186、工况四臂展沿车体纵向 216.1约束情况 216.2变形图 226.3应力结果 22

1.几何模型及网格模型几何模型由于最初创建的三维模型不能考虑后期有限元分析的需要，存在一些小边、小孔、存在微小间隙等类型的几何元素，这些几何元素对会造成有限元网格划分的困难和计算上的缺陷，但对分析结果几乎没有影响，必须进行处理。原始的三维模型直接导入ANSYS中处理比较困难，采用将模型导入UG软件中，在UG中进行模型的重新处理。然后再通过中间格式导入ANSYS中进行后续处理。对主梁和后支腿、前活动腿、前支腿套分别单独进行处理，最终处理的结果如REF_Ref225514809\h图11、REF_Ref225514811\h图12所示。图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s11在UG中处理后的主梁三维模型图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s12主梁和前后支腿的整体装配网格划分由UG处理后导出的中间格式的模型导入到ansys中需要进一步处理，主要是将模型进行剖分，以便进行高质量的六面体网格的划分。主梁网格的划分如REF_Ref225515276\h图13所示，共剖分318个体，划分的单元数为15万。图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s13主梁的网格划分后支腿网格的划分如REF_Ref225515285\h图14所示，划分的单元总数为3万。图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s14后支腿的网格划分前支腿网格的划分如REF_Ref225515389\h图15所示，划分的单元总数为3.6万。图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s15后支腿的网格划分最后的装配模型如REF_Ref225515665\h图16所示。总单元数为30万。图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s16整体网格，未包含对称的前后支腿销轴连接处和油缸的连接销轴连接出采用link10单元进行连接，油缸用link8模拟。连接处理后的模型如REF_Ref225515910\h图17所示。图STYLEREF1\s1SEQ图\*ARABIC\s17模型的销轴连接和油缸连接边界条件的处理添加的载荷由Adams中提取，添加到主梁回转支承的中心处，具体的载荷数据为：垂直方向施加大小为84269N的作用力，与臂展方向垂直平行地面方向的力大小为3946N，沿臂展方向施加的弯矩大小为0.9*106Nm，其他方向的力对结果影响很小忽略不计。共包含四种工况，分别为臂展方向沿着前支腿方向、沿着车的侧向、沿着后支腿方向、沿着车的纵向这四种方向下的受力。具体的臂展方向示意见各分析工况。在正常的载荷作用下，混凝土泵车的四个支腿中常有一个支腿离地，形成三点支承。混凝土泵车是四点支承还是三点支承，要视载荷合力偏离支腿中心的大小和方向而定。在本项目的分析通过以下方法确定，首先约束四个垂直支腿油缸的全部移动自由度，添加相应的载荷进行试算，提取各油缸的约束支反力，确定哪一个油缸离地，释放此处的自由度形成三点支承重新计算提取结果。约束节点的编号说明：编号节点号对应的垂直支撑油缸1430731左侧前支腿2430735右侧前支腿3430737Right后支腿4430739Left后支腿图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s11垂直支腿油缸约束节点的编号工况一臂展沿前支腿方向约束情况图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s11工况一臂展方向先约束四个垂直油缸的全部移动自由度进行试算，提取支反力结果确定离地油缸。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11工况一四点约束时的支反力NODEFXFYFZ430731－967.032664.6－0.17409e6430735－483.44－501.28－32820430737－660.09588.914518.5430739－152.77480.18－57382TotalValue－2263.33232.4－0.25977e6经试算确定右侧的后支腿油缸离地，释放此处的移动自由度后进行计算。三点支承时各垂直支腿油缸处的约束反力如REF_Ref225498595\h表32所示。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12工况一支三点约束时的支反力NODEFXFYFZ430731-1202.22939.3-0.17891E+06430735-693.86-282.57-27999.430737430739-367.29575.66-52865.-2263.33232.4-0.25977E+06变形图REF_Ref225498655\h图32所示为主梁和前后支腿的整体变形图。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s12工况一的整体变形图从变形图中可以看出主梁和前后支腿整体的最大位移在主梁和左前支腿连接处部位，最大变形量为31.4mm。应力结果REF_Ref225499120\h图33、REF_Ref225499122\h图34、REF_Ref225499124\h图35、REF_Ref225499126\h图36、REF_Ref225499128\h图37、REF_Ref225499130\h图38所示为主梁和前后支腿的应力结果云图。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s13工况一的整体应力云图，按最大600MPa显示图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s14工况一的整体应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s15工况一主梁的应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s16工况一主梁的应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s17工况一左侧后支腿的应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s18工况一左侧前支腿的应力云图，按最大300MPa显示从应力云图可以看出，工况一的大应力区域主要分布在主梁和左侧前支腿上，右侧的前后支腿及左侧的后支腿的应力相对较小。其中主梁主要是筒体与上支撑板及加强板的连接部分应力较大，最大应力超过300MPa。主梁上顶板与左侧前支腿连接处的大应力区域的应力在233MPa到267MPa之间。左侧前支腿的上板和下板的大应力区域的应力在200MPa以上。工况二臂展沿车体侧向约束情况图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s11工况二的臂展方向先约束四个垂直油缸的全部移动自由度进行试算，提取支反力结果确定离地油缸。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s11工况二四点约束时的支反力NODEFXFYFZ430731-1345.01101.118662.430735-1846.8-1175.0-0.15193E+06430737-209.27127.43-0.10093E+06430739-544.99-53.560-25569.TotalValue-3946.0-0.25651E-07-0.25977E+06经试算确定Left侧的前支腿油缸离地，释放此处的移动自由度后进行计算。按照三点支承计算的各处支反力结果如REF_Ref225499705\h表42所示。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s12工况二三点支撑时的支反力NODEFXFYFZ430731430735-2348.3-674.14-0.13327E+06430737-312.04462.74-0.11841E+06430739-1285.6211.39-8086.2TotalValue-3946.0-0.17308E-07-0.25977E+06变形图主梁和前后支腿的整体变形如REF_Ref225499561\h图42所示。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s12工况二的整体变形图从变形图中可以看出主梁和前后支腿整体的最大位移在左前支腿和支腿油缸连接处部位，其次是主梁和右侧后支腿连接处，左侧前支腿的最大变形量为35.3mm。右侧后支腿和主梁连接处的最大变形量在30mm左右。应力结果主梁和前后支腿的应力结果如所示。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s13工况二的整体应力云图，按最大600MPa显示图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s14工况二的整体应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s15工况二的主梁应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s16工况二右侧前支腿的应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s17工况二右侧后支腿的应力云图，按最大300MPa显示从应力云图可以看出，工况二的大应力区域主要分布在主梁和右侧的前后支腿上，左侧前后支腿的应力相对较小。在主梁上主要是筒体与上支撑板及加强板的连接部分应力较大，筒体与上顶板焊接处的应力也较大，两处的最大应力都超过了300MPa。主梁上顶板与前后支腿连接处附近的大应力区域的应力在167MPa到200MPa之间。主梁上的前后支腿立板靠近上下顶板部分的应力也在167~200MPa之间。前支腿的上板和下板的大应力区域的应力在133MPa到167MPa之间。后支腿的上板和下板的大应力区域的应力在167MPa到200MPa之间。工况三臂展沿后支腿方向约束情况图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s11工况三臂展方向先约束四个垂直油缸的全部移动自由度进行试算，提取支反力结果确定离地油缸。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s11工况三四点约束时的支反力NODEFXFYFZ430731－1945.51383.0－83539430735－1516.0453.894036343073789.457532.53－81077430739533.56371.74－0.13552e6TotalValue－2838.52741.1－0.25977e6从支反力结果可以确定Right侧的前支腿油缸离地，释放此处的自由度后重新进行计算。按照三点支承重新计算后的各处支反力结果如REF_Ref225500073\h表52所示。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s12工况三三点支承时的支反力NODEFXFYFZ430731-2390.01796.7-43180.430735430737-1401.2597.59-43261.430739952.73346.80-0.17333E+06TotalValue-2838.52741.1-0.25977E+06变形图主梁和前后支腿的整体变形如REF_Ref225500160\h图52所示。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s12工况三的整体变形图从变形图中可以看出右侧前支腿整体处，最大变形量为67.7mm。应力结果主梁和前后支腿的应力结果云图如所示。图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s13工况三的整体应力云图，按最大600MPa显示图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s14工况三的整体应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s15工况三主梁的应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s16工况三左侧后支腿的应力云图，按最大300MPa显示图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s17工况三左侧后支腿的应力云图，按最大300MPa显示从应力云图可以看出，工况三的大应力区域主要分布在主梁和右侧后支腿上，右侧前支腿和右侧后支腿的应力相对较小，右侧前支腿上的应力最小。其中主梁上筒体部分的应力分布和其他工况一样，应力相对较大，最大应力也在300MPa以上。主梁的上顶板与后支腿连接处的附近区域的靠近连接销轴的地方应力在300MPa左右。左侧后支腿的上板和下板的应力在233MPa左右。工况四臂展沿车体纵向约束情况图STYLEREF1\s6SEQ图\*ARABIC\s11工况四臂展方向先约束四个垂直油缸的全部移动自由度进行试算，提取支反力结果确定离地油缸。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s11工况四支反力结果NODEFXFYFZMXMYMZ430731－1061.1－1214.7－410.03430735－1145.9－1350.6－2478.64307371245.1－655.59－0.12855e6430739961.91－725.10－0.1283