有限元模型

       机臂的有限元分析模型为直臂，其横截面是相等的梯形，有882个节点，1478个膜元。模型化过程主要做了两处近似处理：其一，略去内三角筋板；其二，将耳梁小隔板合并到相邻大隔板所在的平面内。这样处理的目的，在于简化计算，由此得到的结果将偏于安全。

       杭州那泰有限元分析公司将架桥机不同的工作状态分为3种工况，每种工况对应各自的载荷与边界条件。

1)全悬臂工况1号柱支点约束y，x方向的位移及3个方向的转角；2号柱支点约束x，y，z 3个方向的位移与转角。由于零号柱没有打开，机臂的零号柱支点端是自由的。载荷主要是零号柱的自重49.8 kN，作为集中力加在机臂的零号柱支点端，机臂的自重由程序计算单元重量时计入。

       2)跨中吊梁工况机臂处在零号柱与1号柱简支状态下，在跨中两侧的下耳梁上各有392 kN的向下的铅垂载荷均布在4个节点上，机臂自重仍由程序计入。

3)吊梁横移工况机臂仍处在零号柱与1号柱简支状态下，前后吊点处载荷作用如图。其中P=1093 kN，N=322 kN，机臂自重仍由程序计入。

计算结果与分析

       有限元计算使用了结构分析程序SAP5的微机版本SAPSP，每种工况的方程数都在2660左右，在286微机上的运行时间在100 min左右。

       位移计算结果：

       全悬臂工况零号柱支点端下挠度39.42 cm；

       跨中吊梁工况跨中吊点下挠度12.95 cm；

      吊梁横移工况跨中下挠度10.34 cm，旁弯值0. 23 cm，前吊点扭转角0.10120，后吊点转角0.13510。

应力计算结果依工况分别见表，单元序号对应的位置见图。

       机臂的材料为16Mn，许用应力为225.4 MPa，由计算知，3种工况下的最大应力值均小于许用应力，因此机臂的设计强度足够。

由应力输出结果可以看出耳梁的受力状态是比较恶劣的。这是由于吊重通过吊梁行车直接作用在下耳梁上，而1号柱的支反力作用在上耳梁上。上、下耳梁的结构尺寸相对于整个截面是比较小的。为了满足工作要求而设计的这种机臂结构形式，决定了同一截面上应力分布有较大的差别。

结论