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在利用ANSYS有限元分析軟件對塔式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，對塔機(jī)的腹桿多選用梁單元建立模型，實(shí)際上，在初始設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)腹桿是以二力桿的形式進(jìn)行的，這樣有限元模型就與之有所出入，而且梁單元在使用時(shí)需要定義較多的屬性，這也增加了有限元分析的工作量。因此，有必要在建模過程中，研究選用不同的單元類型對所得應(yīng)力計(jì)算結(jié)果的影響，以便更為快速、準(zhǔn)確地構(gòu)建塔機(jī)的有限元模型。
此外，針對塔機(jī)桿件較多，人工進(jìn)行桿件穩(wěn)定性校核時(shí)，工作量較大的問題，本研究提出利用ANSYS的列表功能將應(yīng)力數(shù)據(jù)提取后導(dǎo)入軟件中進(jìn)行自動計(jì)算的方法，提高了工作效率。
圖所示為本項(xiàng)目研究的某平頭自升式塔式起重機(jī)外形圖，表為其主要技術(shù)參數(shù)。該塔機(jī)的主要部件中塔身主肢和起重臂下弦桿均采用角鋼，起重臂上弦桿采用圓鋼。
在建模過程當(dāng)中，針對平頭塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，主要采用梁單元、桿單元、質(zhì)量單元和殼單元來構(gòu)建有限元模型。平頭塔式起重機(jī)應(yīng)在材料的線彈性工作范圍內(nèi)進(jìn)行工作，在 ANSYS軟件當(dāng)中適用于建模的梁單元主要有 機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析時(shí)，將回轉(zhuǎn)支承采用梁單元進(jìn)行等效，可避免梁單元與板殼單元不同自由度產(chǎn)生的連接問題，因此，將回轉(zhuǎn)支撐和回轉(zhuǎn)平臺的質(zhì)量通過計(jì)算做等質(zhì)量的梁來等效。單元，經(jīng)結(jié)構(gòu)簡化后建立的塔機(jī)有限元模型。
塔身與混凝土基礎(chǔ)用地腳螺栓相連，因此，在塔身下端的節(jié)點(diǎn)約束3個自由度；塔身的基礎(chǔ)節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的銷連接，在構(gòu)建模型時(shí)作剛性連接處理；吊臂根部通過銷軸與塔頭連接，因此在建模時(shí)耦合節(jié)點(diǎn)之間的自由度，釋放了3方向轉(zhuǎn)動自由度，這樣可較為真實(shí)地反映銷軸連接的情況載荷處作用在平頭塔式起重機(jī)上的載荷分為類，即基本載荷、附加載荷、特殊載荷和其它載荷。其中基本載荷包括自重載荷、起升載荷、運(yùn)行沖擊載荷、離心力和坡度載荷，附加載荷主要指工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷和溫度載荷。
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