基于SolidworksSimulation的随车吊吊臂整体有限元分析
0 引言
近年来有限元分析法在工程机械结构计算分析中得到了广泛的应用,但是绝大多数仪限于对某个关键部件或部分部件进行强度、刚度的分析,本文采用整体有限元分析方法、借助 Simulation软件对随车吊吊臂进行有限元分析。
1 三维实体建模
吊臂山三节伸缩臂(伸缩臂1、伸缩臂2和伸缩臂3)组成,三节伸缩臂均为薄壁、四边形截面,采用弯折成形并利用合模后焊接而成,其中伸缩臂1在与动臂联接处采用箱型焊接体。
借助的实体建模功能,采用自底向上的设计方法,先对随车吊吊臂各零部件进行三维实体建模,再通过装配关系构建主要工作装兄的三维变体模型,如图1所示。
图1 主要工作装臂的三维实体模型
2 有限元分析
由于结构件分开进行有限元分析时,存在边界条件及载荷难以确定等问题,从而影响了计算结果的准确性,所以本文采用整体有限元分析方法,主要对随车吊在完全展开工况下吊装1t物资时的吊臂进行有限元分析。
2.1 有限元分析模型的建立
打开吊臂装配体模型,在伸缩臂1与动臂联接处添加固定铰链约束如图2所示,在吊环内段添加1t的受力如图3所示,为吊臂定义材料属性为HG70钢,采用实体网格,单元大小为30mm,公差为1.2mm,进行网格划分,划分单元为78579,节数为159093,如图4所示。
图2 添加固定铰链约束
图3 谁加受力
图4 吊臂网格划分
2.2 吊臂的有限元分析
在有限元分析模型建立的基础上,运行分析运算,即可以得到吊臂在完全展开工况下吊装1t物资时吊臂的静态应力分布图6所示,位移分布图6所示。
由图5知,吊臂整体应力分布均匀,最大应力出现在吊臂根部(伸缩臂1)承力的局部部位,应力集中位置符合实际情况;最大应力为323MPa,其安全系数为n=590/323=1.82(已知吊臂各构件所用的板材选用HG70高强度钢板,其屈服极限为590MPa),起重机设计规范规定的安全系数为1.25,因此,结构件的设计安全可靠,符台设计规范。由图6知,吊臂的最大变形量为4.13mm,满足设计要求,其位置出现在伸缩臂3的吊环中心处,与实际情况相符。
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