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起重臂局部稳定性的有限元分析

发布于:2016-03-07 19:20
有限元分析

      随着起重机向大吨位起重量和高起升高度发展,设计中,如何尽可能地减轻起重臂的重量,是一个非常值得思考的问题,通常的做法都是增大起重臂截面的高厚比,同时将腹板压形,以小腹板的高厚比,避免腹板的屈曲破坏。因而定量地、较精确地分析起重臂的局部稳定性,显得非常重要。
      目前,这方面的研究已取得了一些成果。文献利用有限元分析方法,并借助于ANSYSApp,求得了起重臂的临界屈曲应力值。并通过试验验证了计算结果值,表明其分析方法较为可靠。但是,在起重臂局部稳定性计算中,分析过程较为复杂,这对一般的工程设计人员来讲,应用此方法来解决实际问题可能较为困难,因此,有必要将此分析过程进行二次开发,以方便一般的设计人员使用,从而获得其分析结果。
      考虑到ANSYS为国际知名的分析App,且在国内企事业单位的普及率高,因而,其二次开发仍基于ANSYS环境。ANSYSApp本身提供了参数化设计语言,即APDL(ANSYS Parametric Design Language),利用此语言就可以对 ANSYS分析过程作二次开发。
      APDL是一种可用来自动完成参数化有限元分析全过程的脚本语言。它提供一般程序语言的功能,如:参数、宏、标量、向量及矩阵运算、分支、循环、重复以及访问ANSYS数据库等,另外还提供简单界面定制功能,实现参数交互输入、消息机制、界面驱动和运行应用程序等。
      起重臂局部稳定性有限元分析过程为:参数化建模、加载、约束施加、预应力的静应力分析、特征值屈曲分析以及优化求解等。现将这些分析过程利用APDL编写成一个个的宏文件,其中,在参数化建模时,由于需要给模型参数进行赋值,则可利用APDL的界面语句定制参数赋值界面并建立适当的消息机制。当所有宏文件都编好后,便可利用缩写功能在ANSYS工具条(Toolbar)上建立按钮,以实现起重臂局部稳定性分析流程的驱动和调用。
      以随车起重机上的六边形起重臂为例,先容其局部稳定性分析的二次开发过程。起重臂截面示意图如图所示。
      通过图中的 l、b、h 及t4个参数来表示六边形起重臂截面形状。起重臂局部稳定性分析时,起重臂按板壳模型处理,取其中面尺寸建模,故截面参数为上述的前3个参数。另外,还需输入板厚参数。这样,建模时,仅需输入4个参数值,运用APDL的MULTIPRO命令构造1个四参数提示对话框来实现。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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