MG80/5t龍門吊有限元結構分析

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　　一、ANSYS單位

　　無論使用哪種ANSYS單元，都離不開對單位的統一。ANSYS本身不進行單位的換算，默認用戶使用的單位制是統一的。一般可從量綱分析出發，將單位統一或匹配。常用單位制及其換算見表5-5。

　　二、梁殼單元計算

　　Beam梁單元在MG80/5t龍門吊的應用主要體現在方案設計、參數化設計或者大型復雜截面，計算后提取節點載荷便于后續**單元的分析。結構的細化設計除需要得到*大應力、*大剛度值以外，還需得到結構的局部應力分布情況以及了解結構交匯處是否存在應力集中等。顯然，在該階段梁單元的計算精度已經不能滿足設計需求，而ANSYS在殼單元的建模方面較為復雜(尤其針對大噸位MG80/5t龍門吊的主梁)，因此采用Workbench的概念建模方式(梁殼組合單元)進行類似產品的結構有限元模型建模進行有限元分析更符合MG80/5t龍門吊結構的分析。由于篇幅所限，有關梁殼組合單元參考其他有限元專業書籍，在此不做梁殼組合單元的應用介紹。

　　三、模型簡化與載荷

　　由于MG80/5t龍門吊主結構的復雜性，建立ANSYS有限元模型無法將所有的因素都考慮進去，因此需要對歐式機進行必要的簡化和合理假設，建立能較為真實地反映其實際工作狀況的有限元分析模型，又有利于有限元分析計算。如，大車主梁、大車端梁、小車架的主結構截面單一，可采用梁單元的矩形截面建模。

　　(1)主梁兩側的欄桿平臺、電纜支架、主梁縱筋、主梁隔板等以均布載荷或重量補償的方式施加，電氣柜等較為集中的部件可作為質量點;

　　(2)吊載是加載在小車架上的，載荷通過車輪傳遞到主梁的軌道上;對于中軌梁結構以集中載荷直接施加，而對于偏軌載荷則需要除集中載荷外施加相應的彎矩;

　　(3)需要注意的是重力加速度的方向與實際是相反的。

　　四、材料屬性

　　MG80/5t龍門吊的大部分結構由鋼板焊接而成，由于有限元模型的建立是理想化的，而且在不影響精度的前提下做了一定的力學簡化，造成模型的重量與實際的重量存在偏差，所以在加載載荷時應考慮對重量進行補償。常用的補償方法有重力加速度補償、密度補償和質量補償，即在模型中相應的節點上增大重力加速度、增大材料的密度或設置質量元。本章中選用的是密度補償法。模型總質量為m，實際整機的總質量為m′，則補償后的材料密度?，彈性模量為E，泊松比為μ=0.3;由于MG80/5t龍門吊兩根主梁所帶有的附件不同，在建模時應分別予以考慮不同的補償值大小。

　　五、邊界約束

　　根據實際情況，MG80/5t龍門吊大車運行機構車輪的ANSYS力學約束及支撐按以下模式考慮。

　　(1)由于車輪輪緣與軌道的接觸，支撐輪在大車運行方向被約束;

　　(2)由于車輪與軌道之間不允許有相互脫離，故支撐輪在地面垂直方向被約束;

　　(3)由于橋機運行機構的四處車輪中*少有兩處是主動輪，另兩處為從動輪，所以在大車運行方向的另一側車輪被約束，另一側被釋放;

　　(4)由于大車和支腿及軌道之間的連續性，各支撐輪在大車運行方向和垂直地面方向的轉動被約束，而小車運行方向的轉動是自由的。

圖5-3約束自由度