经典案例
  • 有限元分析在机械产品设计的应用
  • 汽车转向机构有限元分析与优化
  • 风力发电机主轴结构强度分析
  • 发动机连杆的强度分析与结构优化
  • 车辆传动轴的强度分析与方案改进
  • 摩托车车架的刚度及强度分析
  • 注塑模具机构强度分析及结构优化
  • 变速箱轴键强度校核及结构改进
  • 挖掘机铲斗有限元计算和强度分析

基于ANSYS的液压平台结构有限元分析

发布于:2024-05-30 17:50
有限元分析

      施工液压平台由中心鼓圈、辐射梁、拉索、环梁、外吊架、井架及抱杆等组成。辐射梁顶面用于施工材料、设备的临时堆放及人员的水平输送;平台顶面设置一根抱杆,通过卷扬机形成简易的垂直运输工具;烟囱筒壁混凝土内均匀埋设爬杆,由穿心式液压千斤顶通过爬杆向上爬升,从而带动辐射梁上升,实现液压平台的提升。液压施工平台结构如图所示。
      由于液压施工平台结构复杂、超静定次数高、所受荷载种类繁多,手算过程比较繁琐并且会因过度简化而导致计算结果偏差较大,因此,本文采用有限元分析软件ANSYS对平台主结构进行计算,根据其计算结果对施工平台进行优化。
      此次模拟原点位于平台中心,z轴正向为竖直向上,x轴和y轴在平台面内分别指向直径方向。以各型钢的形心轴线建立模型,系统包括中心鼓圈上环附属杆、中心鼓圈上环支撑杆、中心鼓圈上环、中心鼓圈下环、中心鼓圈立杆、辐射梁、拉索、环梁、井架和爬升杆。模型拉索采用LINK10单元,其他杆件均采用BEAM188单元。由于爬升杆埋在混凝土里,因此此次模拟约束爬升杆6个自由度,即固定约束。整体模型如图所示。
      按最不利工况计算:平台处于10m以下标高,筒身外半径为18500mm,混凝土壁厚650mm,抱杆工作,可变荷载作用在辐射梁上。以下标高,筒身外半径为18500mm,混凝土壁厚650mm,抱杆工作,可变荷载作用在辐射梁上。
      平台的刚度按最不利工况计算:抱杆工作,可变荷载作用在平台中心。
      永久荷载分项系数取1.2,可变荷载分项系数取1.4,基本风压按0.6kN/m2考虑。按规范要求,验算挠度应采用荷载标准值,计算承载力应采用荷载设计值。平台荷载分类见表。
      施工平台结构强度和刚度计算结果如图所示以下应力单位均为MPa,位移单位均为mm。
      根据GB50017-2003《钢结构设计规范》,由于钢材采用Q235钢且厚度小于16mm,因此钢材强度设计值[σ]=215.0MPa。
      此平台为特殊结构形式,竖向刚度无相应标准可查,用户根据使用经验及施工要求确定结构挠度容许值[f]=L/250。平台整体跨度L1=35280mm,挠度许用值[f1]=L1/250=141.1mm;鼓筒上平面最长平杆长度L2=11710mm,挠度许用值为[f2]=L2/250=46.8mm。根据原结构应力结果可知:中心鼓圈上平面平杆、中心鼓圈上环等应力远远大于许用应力215.0MPa。由于中心鼓圈直径较大,上平面平杆支撑力不够,导致其局部强度严重不足,不能满足平台的受力要求,考虑加大型钢型号;同时,由于环梁应力较小,考虑减小环梁型钢型号。由原结构位移结果可知:最大竖向位移出现在平台中心,为241.0mm>[f1]=141.1mm,挠度不能满足要求。主要是因为平台跨度大,辐射梁提供的支撑刚度有限,平台整体下挠较多,因此考虑加大辐射梁型钢型号。优化后结构计算成果分析结构进行优化后,强度和刚度计算结果如图。
      由优化后的平台结构应力分析结果可知:中心鼓圈上弦最大应力为219.7MPa>[σ]=215.0MPa,超出许用值2%(如图所示)。分析其原因为鼓筒上平面平杆与辐射梁相交处拉开距离,此时为抱杆工作,施工可变荷载作用在辐射梁上,施工过程中应注意监测。辐射梁最大应力为210.5MPa,环梁最大应力为106.3MPa,中心鼓筒下弦最大应力为195.4MPa,以上应力均小于许用值,满足设计要求。



                                                                                专业从事机械产品设计│有限元分析│CAE分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司www.nataid.com,转载请注明出处和相关链接!
tag标签:
------分隔线----------------------------
------分隔线----------------------------