【摘要】：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)工程機(jī)械也得到長(zhǎng)足發(fā)展。全地面起重機(jī)具有短距高效的轉(zhuǎn)場(chǎng)能力,在各大工程領(lǐng)域中大展身手。隨著客戶對(duì)起升高度和起重量要求越來越高,伸縮臂全伸長(zhǎng)度變得越來越長(zhǎng)。此時(shí),在進(jìn)行伸縮臂的設(shè)計(jì)時(shí),穩(wěn)定性變的越來越重要。伸縮臂截面直接決定了截面慣性矩,截面慣性矩直接影響伸縮臂臨界載荷。因而研究伸縮臂的截面尺寸對(duì)慣性矩的影響,進(jìn)而研究對(duì)臨界載荷的影響以及敏感性是有必要的。以U型截面為例分析結(jié)果表明,當(dāng)伸縮臂的材料、支撐方式、長(zhǎng)度一定時(shí),伸縮臂屈曲臨界力隨著折彎半徑(R_0)增大而減小,然而隨其余截面尺寸增大均增大。敏感性分析表明最為敏感的是基本臂截面寬度(d_0),其次是基本臂截面高度(H_0),敏感性最小的是末節(jié)臂(臂頭節(jié))截面下蓋板厚度(w_(52))。為了提高伸縮臂的穩(wěn)定性,在大型或超大型全地面起重機(jī)伸縮臂上加裝超起裝置已成為一種普遍趨勢(shì)。但在起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T3811-2008中暫無五節(jié)臂以上及超起裝置設(shè)計(jì)規(guī)范。因而研究超起裝置對(duì)伸縮臂的屈曲臨界載荷的影響是具有重要意義的。通過對(duì)超起裝置對(duì)伸縮臂屈曲臨界載荷影響的研究,發(fā)現(xiàn)臨界吊重隨著超起撐桿夾角?增大先增大后減小。臨界吊重隨著超起撐桿長(zhǎng)度H的增大先有一個(gè)略微減小的趨勢(shì),然后迅速增大,當(dāng)超起撐桿長(zhǎng)度H達(dá)到某一長(zhǎng)度時(shí)繼續(xù)增大H值對(duì)臨界吊重提升不再明顯。臨界吊重隨著超起撐桿與伸縮臂的鉸接點(diǎn)到基本臂根部的距離L增大而增大,說明將超起撐桿安裝在基本臂靠近末端最有利。在此基礎(chǔ)上,分析了現(xiàn)有超起裝置的不足之處,并提出一種方案彌補(bǔ)現(xiàn)有超起裝置的不足,通過有限單元法驗(yàn)證了方案的有效性。伸縮臂變長(zhǎng)后由于自重會(huì)產(chǎn)生初始下?lián)?在生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸?shù)冗^程中產(chǎn)生初始缺陷也在所難免,因而基于ANSYS Workbench協(xié)同仿真平臺(tái),引入初始缺陷對(duì)伸縮臂進(jìn)行了含結(jié)構(gòu)缺陷的非線性屈曲分析。分析結(jié)果表明,伸縮臂的臨界載荷隨著缺陷因子的增大會(huì)進(jìn)一步下降,充分說明考慮初始結(jié)構(gòu)缺陷是有必要的。
【圖文】：

荷因子（Load Multiplier）作為輸出變量。在 ANSYS 中線性屈曲臨界載荷的計(jì)算等于初始載荷乘上屈曲載荷因子，當(dāng)初始載荷不變時(shí)，屈曲載荷因子就直接表征了桿件抵抗屈曲的能力。整個(gè)屈曲敏感分析流程如圖2.8，先進(jìn)行靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析（Static StructuralA），在進(jìn)行線性屈曲分析（Linear Bucking B），最后進(jìn)行 Design Exploration 中的相應(yīng)面分析(Response Surface C)。圖 2.8 屈曲敏感分析流程Fig.2.8 Buckling Sensitive Analysis Process

模型建立ch 中的 Design Modeler 模塊提供良好的建模功能，不像 ADPL（比較繁瑣，特別適合初次接觸 ANSYS 軟件的人。當(dāng)然 WorkbenUG 等大型三維 CAD 軟件接口，可以先將模型在大型三維 CAD Workbench。本章直接利用 Design Modeler，采用概念建模方式，即：在草繪平面內(nèi)先分別繪制 6 條與伸縮臂臂節(jié)等長(zhǎng)的線段，ketches 形成線體，再為每條線體附上截面，最后將所有線體選中rt，至此伸縮臂有限元模型建立完成，如圖 2.9。（由于本章分析的局部屈曲，故搭接滑塊暫時(shí)不予考慮）。值得注意的是在生成線設(shè)置為 Add Frozen，，否則 6 條線體自動(dòng)匯合形成 1 條無法分別賦
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704231