基于ANSYS的吊臂有限元分析
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编辑:杭州那泰科技
有限元分析吊臂所受的载荷有:吊重、侧载(风载荷、惯性载荷和偏摆载荷)、起升绳拉力、吊臂自重。吊臂自重由ANSYS自动计算,由于吊臂按实际工况建模,所以重力直接加载,注意施加的重力加速度方向的反方向才是惯性力的方向。其它载荷(数值由上一节算出)按所在位置加载即可。约束处理:基本臂尾部与转台铰接处,约束3个方向平移自由度(Ux、Uy、Uz)和两个方向的转动自由度(Rx、Ry),释放绕销轴中心回转的转动自由度(Rz),变幅液压缸铰点处同样处理。
通过上述有限元模型进行计算,得到在计算工况下的最大变形量为:均位于吊臂头部,如图所示。
如图所示,吊臂液压缸铰点处(单元9的J节点)弯矩最大为3.08×105N·m,然后从两边逐渐减少,吊臂顶端为-1.142×104N·m,基本臂尾部约为0,与理论解析相同。在吊臂重叠处出现非线性下降,这是由于耦合技术形成理想刚体所致。液压缸铰点弯矩为-3.08×105N·m。第2节臂与第1节臂末端重叠处弯矩为-2.09×10N·m,第3节臂与第2节臂重叠处弯矩为-1.13×15N·m。弯矩精确理论。
解析解分别为-3.06×105N·m、-2.142×105N·m和-1.16×105N·m,误差为0.6%、2.4%和2.5%。如图9所示,吊臂在液压缸铰点处(单元10的I节点)应力最大为-231.659MPa,然后向两边逐渐减少,吊臂顶端为-17.9MPa,基本臂尾部约为0,与理论解析相同。在吊臂重叠处出现非线性下降,与弯矩下降的原因相同。吊臂在铰点处应力最大为-231.659MPa(负号代表压应力),而在此处理论解析解为-249.487MPa,误差为7.1%。从以上分析得出:ANSYS计算值与理论解析值很接近,最大误差不超过10%,说明计算结果是可靠的。

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