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桁架門式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)具有自重輕、迎風(fēng)面積小、承載能力大等特點(diǎn)，從而得到廣泛使用，尤其是在起重量為中小噸位的門式起重機(jī)上的應(yīng)用最具代表性，同時(shí)該類型起重機(jī)也是河南省起重機(jī)械產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。目前我國(guó)把起重機(jī)械列入特種設(shè)備進(jìn)行安全管理，采取制造許可、型式試驗(yàn)以及監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)等手段加強(qiáng)全生命周期內(nèi)的安全評(píng)價(jià)，但受技術(shù)水平和人才優(yōu)勢(shì)的制約，大量中小企業(yè)缺少計(jì)算和分析能力，型式試驗(yàn)機(jī)構(gòu)人員面對(duì)大量該類型的起重機(jī)也亟須采取一種快速、高效的手段進(jìn)行核算，而有限元分析技術(shù)被認(rèn)為是目前最有效的手段之一，但在采取有限元分析技術(shù)時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)大量論述集中在為解決耗費(fèi)工作量問(wèn)題的參數(shù)化建模方面，對(duì)分析結(jié)果的后處理技術(shù)介紹較少，為此本文結(jié)合起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T3811-2008中對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性的核算規(guī)則和驗(yàn)算要求，對(duì)后處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)做一提煉，供國(guó)內(nèi)同行和起重機(jī)制造企業(yè)的分析人員參考。
目前公認(rèn)的對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)分析有效的工具是有限元分析技術(shù)，其分析過(guò)程常是建模、求解和后處理。這里的求解就是根據(jù)有限元相關(guān)技術(shù)求解節(jié)點(diǎn)位移，進(jìn)而求解出內(nèi)力和應(yīng)力的過(guò)程，而求解完成問(wèn)題后，會(huì)把計(jì)算結(jié)果保存在一個(gè)表里面，表的行是單元的編號(hào)，表的列是單元的計(jì)算結(jié)果，如節(jié)點(diǎn)位移、節(jié)點(diǎn)力、應(yīng)力、應(yīng)變等，結(jié)合建模過(guò)程中單元的基本參數(shù)，是可以根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，分別計(jì)算各單元的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，如通過(guò)遍歷全部桿件，并根據(jù)計(jì)算出的內(nèi)力結(jié)果進(jìn)行比較，就完成了后處理的可視化，流程如圖所示�，F(xiàn)在的問(wèn)題關(guān)鍵是起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范和有限元計(jì)算結(jié)果的有機(jī)結(jié)合，也就是所謂后處理，觀察和分析有限元的計(jì)算結(jié)果，來(lái)判定計(jì)算是否正確。
本文以有限元分析軟件ANSYS來(lái)論述，在ANSYS中Beam188作為三維線性有限梁?jiǎn)卧１挥脕?lái)分析空間桁架結(jié)構(gòu)，運(yùn)用APDL語(yǔ)言開發(fā)后處理的宏文件，提取ANSYS軟件計(jì)算的結(jié)果，運(yùn)用我國(guó)《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算公式，合理簡(jiǎn)化后核算起重機(jī)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，其中穩(wěn)定性驗(yàn)算是空間雙向壓彎構(gòu)件的梁桿單元在彈性的理論假設(shè)下的穩(wěn)定性分析。
后處理基本功能包括數(shù)據(jù)提取和準(zhǔn)備、穩(wěn)定與強(qiáng)度判斷和基本數(shù)據(jù)輸出三部分。
正如上所示，ANSYS求解完成問(wèn)題后，會(huì)把計(jì)算結(jié)果保存在一個(gè)表里面，表的行是單元的編號(hào)，表的列是單元的計(jì)算結(jié)果，如節(jié)點(diǎn)位移、節(jié)點(diǎn)力、應(yīng)力、應(yīng)變等，ETABLE 這個(gè)命令就是把表中的某個(gè)列取出來(lái)，賦值給某個(gè)自定義的向量，再通過(guò)*GET命令可以指定某個(gè)具體的單元，就可以把該單元對(duì)應(yīng)計(jì)算結(jié)果取出來(lái).
梁的軸力和彎矩是常用的力學(xué)參數(shù)，Beam188的后處理中提供了線性的應(yīng)力輸出作為SMISC輸出命令的一部分，命令格式如下：ETABLE，Lab，Item，Comp將單元值生成一個(gè)表以便進(jìn)一步的處理。命令選項(xiàng)解釋：Lab—用戶自定義的表名；Item—選項(xiàng)名稱，這里是 SMISC；Comp—選項(xiàng)的欄目名，見表。
SMISC 輸出命令的輸出項(xiàng)目對(duì)應(yīng)一個(gè)序列號(hào)，如 i節(jié)點(diǎn)的軸力序號(hào)為1，則i節(jié)點(diǎn)處的軸力列表命令為“ETABLE,forx_i,SMISC,1”。
首先要根據(jù)金屬材料的屈強(qiáng)比計(jì)算許用應(yīng)力，對(duì)于中小噸位的桁架門式起重機(jī)常使用Q235b，屈強(qiáng)比0.51~0.63，所以根據(jù)文獻(xiàn)，其許用應(yīng)力計(jì)算：[σ]=σsn式中[σ]—鋼材的基本許用應(yīng)力（MPa）；σs—材料的屈服極限（MPa）。n—與載荷組合類別相對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)；進(jìn)而獲取單元總數(shù)和單元的最小編號(hào)，并定義與單元總數(shù)維數(shù)相同的數(shù)組。
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