3.进行强度、局部稳定性校核
用非线性迭代方法求得了各危险截面的弯矩、横向力和轴向力,由此则可以求出吊臂截面上各点的应力值。严格按照起重机设计规范GB/T3811的有关内容,进行吊臂局部稳定性和强度的计算,并用各自的许用应力进行校核。
有限元分析计算
1.有限元模型建立
有限元模型的建立,既要如实反映结构特征,又要尽量降低模型的复杂程度,本着这一原则,我们对吊臂进行了简化。因为吊臂主要受压弯作用,我们用梁单元beam181建模。按实际各节臂的臂长、搭接长度、滑块位置画线,然后将先前建立各节臂二维截面属性赋给各节臂。吊臂头部和滑轮都进行了简化处理。对模型进行定义单元类型、材料属性等,然后进行网格划分。
2.加载和添加约束
按实际受力进行分解后加载到吊臂,包括吊重轴向和横向分解力、钢丝绳拉力和重力等。臂与臂之间耦合了x、y、z三个方向的自由度,并对吊臂后铰点处进行了约束,除了y方向的自由度不约束外,其它5个自由度都进行了约束,另外对变幅油缸下铰点和钢丝绳也进行了约束。加载约束后,用通用求解器进行求解,得出计算结果。
3.计算结果与有限元计算结果比较
选取两种工况进行比较,一种是全伸臂,即臂长为44.2m,仰角79°,吊重为10t,起升滑轮组倍率为3的情况;另一种是第一节油缸全伸,二节油缸伸1/3,即臂长为27.5m,仰角79°,吊重为20t,起升滑轮组倍率为4的情况比较结果见表1、表2所示。通过比较可以发现,非线性计算方法和有限元模拟两者得出的结果相近,说明本计算结果准确。
实验验证
在现场进行实验验证时,需要有选择的采用在吊臂上贴电阻应变片来测量吊臂的应变,应变片布置跟程序计算所选危险截面上的各点一致实测结果与计算结果比较见表3,最大误差不超过20%,考虑到实际测试过程中风载、砝码重量、臂架上翘量、应变片位置的完全准确性等等各种误差因素的累加,计算结果与实测结果可接受,表明程序计算结果真实可靠,对设计研发提供很大帮助。
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