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臂架和人字架是门座起重机的重要承载部件,也是结构强度薄弱的环节,其力学性能对整机的正常运转有直接影响。目前的设计方法主要是通过经验公式进行强度的校核,由于使用近似模型计算,设计冗余量较大,导致起重机自重较大,而且对于设计可能造成的薄弱截面位置没有很好的预见性。而采用有限元软件进行结构分析,能够建立精确的结构几何模型,设定准确的边界条件和载荷,更接近实际工况,从而使最终计算结果更准确,同时可以清楚地得到整个结构的应力分布状态。利用ANSYS软件进行结构分析,可以对结构设计的强度危险部位进行改进和优化,使结构更为合理和安全。
本论文采用ANSYs作为有限元分析工具,对造船用门座起重机MQ1685的臂架及人字架结构进行建模、加载及分析,按照许用应力法对关键结构件臂架及人字架系统进行强度校核,分析结果显示该型号臂架及人字架设计满足使用强度要求。本论文的主要工作如下;
1.分析了门座起重机的结构特点、用途、分类和设计特点;介绍了有限元软件ANsYs的功能、特点和分析流程,以及进行结构分析的模块及分析步骤。
2.根据门座起重机的应用条件、环境和承载工况及相关起重机设计规范和标准,确定12种典型极限工况及载荷加载情况。
3.根据臂架及人字架钢结构的受力特点,运用ANSYS建立有限元模型,确定危险工况,对危险工况在各载荷组合作用下臂架结构和人字架结构的应力分布进行详细的有限元法分析,并对其强度进行评定。
本论文对门座起重机的臂架和人字架的结构有限元分析的方法对其他钢结构件的设计和分析有一定的借鉴意义,具有很好的工程应用价值。