轮式起重机几种典型形状伸缩式吊臂的有限元分析与研究

吊臂是轮式起重机的主要工作部件,其受力安全工作极为重要,又轮式起重机的吊臂截面形式有多种,文章对几种典型截面吊臂进行了载荷分析研究。以pro/E为建模工具,在吊臂同样长度、同样厚度、同样总重等前提下对各形状截面进行了建模,并以pro/E有限元分析模块Pro/mECHANICA为分析工具,相同的工况下,得出这几种典型截面吊臂的应力值和应力分布规律以及吊臂受力变形情况,为吊臂的改进设计提供有力的参考,也为起重机吊臂截面形状的选择提供了依据。     

伸缩式吊臂的截面设计

伸缩式吊臂是轮式起重机使用最广泛的吊臂形式。文章分析了不同截面的伸缩式吊臂形式的优点和缺点,给出了吊臂设计时应考虑的一些关键因素。并总结出伸缩式吊臂截面设计与优化的总体发展趋势,可供设计人员借鉴。     

基于ANSYS Workbench的梨形截面伸缩吊臂轻量化设计

梨形截面伸缩吊臂具有当前最先进的截面形式,探讨其轻量化设计方法具有重要意义。在通用有限元软件ANSYS Workbench中建立梨形截面伸缩吊臂的参数化模型,在Static Structural模块完成梨形截面伸缩吊臂强度、刚度分析,利用Linear Buckling模块对梨形截面伸缩吊臂整体稳定性进行探讨。在此基础上,将吊臂强度、刚度及整体稳定性作为约束条件,构建以自重最轻为目标的优化设计模型。借助GDO模块响应面技术实现梨形截面伸缩吊臂的优化。这种轻量化设计方法对今后大吨位铁路起重机的设计具有实际的指导与借鉴作用。     

U形截面吊臂制造工艺分析与研究

介绍了汽车起重机U形截面吊臂的工艺制造过程,其特点是采用多边形直线段逼近椭圆的制造工艺,实现了U形截面吊臂的制造及生产加工的目的。此种截面形式的吊臂在长主臂、大半径的工况下,可显著提高吊重能力,此外还保证起重机在吊装操作及道路行驶方面,具备其他决定性的优势。     

QLY50H轮胎起重机桁架吊臂有限元分析

在分析QLY50H混合动力全液压轮胎起重机工作原理的基础上,利用大型有限元分析软件ANSYS对QLY50H混合动力全液压轮胎起重机桁架吊臂进行三维实体建模和有限元分析,验证了桁架吊臂设计的合理性,确保所设计的桁架吊臂能够达到使用要求,为优化设计整机的结构提供了理论依据.     

起重机吊臂检测装置结构设计及分析

吊臂作为起重机吊升过程中的主要受力部件,受起升载荷弯矩作用,易产生裂纹等缺陷。针对起重机吊臂缺陷检测,设计一种可沿吊臂自动爬行,并对吊臂磁场进行全覆盖检测的装置。基于吊臂外形轮廓及变截面特点,对该检测装置进行三维建模,在吊臂仰角爬升时,对检测装置展开力学分析,计算得出不同吊臂仰角下压簧变形量及输出力变化。使用有限元仿真对检测装置在最大吊臂仰角下进行静力分析,校核结构强度,并通过研制实物样机验证设计的合理性。     

汽车起重机伸缩吊臂曲线形截面的有限元分析

针对汽车起重机吊臂采用何种截面形状能够提高其整体稳定性的问题,对汽车起重机伸缩吊臂的多种截面形状进行了研究与归纳,提出了一种将非均匀有理B样条（NURBS）曲线理论应用于构造伸缩臂截面形状曲线的系统方法,从而使下盖板产生了大圆弧过度,减少了吊臂工作时震颤,减小了应力集中现象,提高了稳定性.同时,对伸缩臂模型进行力学简化,便于利用ANSYS软件进行有限元分析.并以此为基础,利用ANSYS软件本身的参数化设计语言（APDL语言）为工具进行了其整体的建模,包括实体建模（以基本臂与一节臂为例）、网格划分、滑块处理及载荷加载和约束处理.并通过全伸与全缩两种工况下的强度有限元分析说明了曲线形截面伸缩吊臂的合理性.研究结果表明,利用该方法可以减小应力集中现象,改善受力情况,较好地解决了起重机曲线形吊臂的稳定性问题.     

有限元优化技术在起重机吊臂结构设计中的应用

以ANSYS软件为工具,以结构自重为优化目标,以截面尺寸为优化设计变量,以强度、刚度为约束条件,对起重机吊臂进行有限元优化设计,为起重机吊臂的设计和改造提供理论依据。     

基于APDL的船用起重机吊臂的参数化设计

在对船用起重机吊臂的结构分析的基础上,对船用起重机吊臂参数化设计方法进行了研究,利用ANSYS参数化设计语言APDL对某一船用起重机吊臂进行了参数化设计与分析,提出了起重机吊臂参数化建模分析方法,并给出了应用实例,实现了起重机系列化设计中吊臂系列数值模拟的参数化,缩短了产品开发周期。     

类椭圆截面吊臂的约束扭转特性研究

综合分析常见椭圆截面和大圆角矩形截面大吨位起重机吊臂结构力学性能,提出了一种类椭圆截面起重机吊臂结构。根据吊臂旋转平面受力状态,可将基本臂简化为闭口曲边截面悬臂薄壁梁力学模型。然后基于乌曼斯基理论,推导了该力学模型的约束扭转特性计算公式。并基于MSC.PATRAN/NASTRAN有限元数值分析验证了理论计算公式的正确性。通过算例分析,获取了一类椭圆截面吊臂的约束扭转翘曲正应力和翘曲位移等重要分析参数。研究表明,推导的理论公式可为类椭圆起重机吊臂的约束扭转分析提供一种简便可行的计算方法。     

浮吊臂架的支管连接部结构优化设计

起重臂架是浮吊施工作业的重要执行机构,其设计优劣对于整个结构的安全性和可靠性具有重要意义。针对万吨级浮吊研发项目中12 000 t起吊质量对臂架结构的重载荷要求,利用有限元分析了支管连接部的结构强度,从增大支管直径、壁厚,添加臂架箱型梁内部隔板等3个方面来优化结构设计,最终得到了既满足强度要求,又尽量减少臂架增重的设计方案。     

一种新型起重机吊臂的轻量化设计与研究

首先提出一种新型类椭圆吊臂,以有限元分析软件ANSYS Workbench协同仿真平台为工具,利用其DM(几何建模)、Mechanica(l结构有限元分析)及DX(优化设计)三大模块之间无缝接口,完成了吊臂的参数化建模、结构分析和轻量化设计。针对优化过程中设计变量非线性程度高的特点,利用DX模块,将基于神经网络的响应面法与MOGA(多目标遗传算法)相结合,对吊臂结构进行了优化,有效地降低了吊臂的重量。结果表明该方法合理可行,为今后包括大型起重机在内的相关工程机械设计提供了参考方法。     

叠片式吊钩的曲梁计算探讨

铸造起重机用叠片式吊钩的外形通常由几个危险截面的强度计算确定,但危险截面附近的过渡形状的确定也有一定的参考作用,文中基于曲梁理论分析钩口危险截面附近截面许用应力计算,使板钩形状设计更准确、合理。     

折臂式随车起重机变幅机构动力学仿真分析

以某折臂式随车起重机为研究对象,建立其变幅机构力学模型,并对其动臂油缸受力情况进行分析研究。运用Pro/Engineer和ADAMS软件建立样机模型,求得动臂油缸受力,从而确定折臂式随车起重机液压系统的系统压力,并为其整个工作机构优化设计提供理论依据。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的箱形伸缩臂多目标优化设计

从初始群体产生及交叉算子两个方面对带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行改进,对伸缩臂进行应力及挠度变形分析,得出应力及应变云图,以确保伸缩臂强度、刚度满足要求。以伸缩臂截面几何参数为设计变量,伸缩臂稳定性及自重为优化目标,利用i SIGHT软件将改进的NSGA-Ⅱ算法与Ansys有限元分析集成,以QY20汽车起重机伸缩臂为例,对起重机箱形伸缩臂进行多目标优化设计,得出Pareto前沿解,并与优化前的截面参数进行对比,验证了该算法的可行性。     

大吨位桥式起重机主梁跨端变截面处有限元分析

以起重量为200t,跨度为31m的桥式起重机为例,运用Visual C++6.0对ANSYS进行二次开发,借助ANSYS自带的参数化设计语言(APDL),根据桥式起重机桥架结构的特点采用自底向上的方法建立桥架结构的参数化有限元模型,并实现有限元分析过程的程序化.在此基础上,着力研究影响主梁跨端变截面处应力分布的各个因素,为今后大吨位桥式起重机主梁跨端变截面处的合理设计提供参考.     

基于ANSYS的塔式起重机塔身设计平台开发研制

利用ANSYS二次开发工具APDL（参数化设计语言）,研制塔式起重机塔身设计的二次开发平台。设计遵循国家有关设计规范,结合广大中小型企业缺乏熟练掌握CAE技术专门人才实际,在广泛调研实际塔机设计基础上,初步开发出方便实用的塔身结构设计二次平台。平台能完成塔身截面选择、标准节长度设计、缀材设计、材料选择、型材选择等基本选型,进行载荷计算及施加,自动完成结构计算,整理计算成果并展示;同时带有汉语提示的参数对话框、条理清晰的工具条结构及文件的分门别类存储技术。     

随车起重机伸缩臂截面多目标优化

为了提高某火箭炮弹药装填车随车起重机伸缩臂的结构刚度,减轻结构质量,建立了随车起重机伸缩臂参数化模型,并对伸缩臂在水平受载状态下进行仿真分析。以伸缩臂截面尺寸参数为设计变量,借助最优拉丁超立方试验设计建立样本空间,构造响应面多项式函数近似模型。在此基础上,利用NSGA-Ⅱ型遗传算法对伸缩臂自身重量、挠度进行多目标优化。优化结果表明:伸缩臂质量减轻了24.5%,减重效果明显。文中所采用的将参数化建模、有限元分析和数值寻优相结合的优化方法,可为起重机伸缩臂截面优化提供一定的参考。     

32T随车起重机吊臂有限元分析及优化

以32T随车起重机吊臂为分析对象,以有限元分析软件的Workbench为平台,进行强度、刚度计算,通过分析受力最危险工况,证明吊臂设计满足要求;并在平台中将一节基本臂参数化建模,以减少质量为目标函数,以满足强度、刚度要求为约束条件,对其臂厚进行尺寸优化,计算出最合理的结构,以节省生产成本。