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NFX|桁架式起重机分析设计

1年前浏览1396
  起重机额定起重量16吨,总高度14.8米,跨度18米,有效悬臂长7.5米,起升高度10米,小车自重1.5吨,结构主要由圆管焊接构成。支腿处设置固定约束,对其进行强度和刚度安全性分析评估。
几何模型转化为力学模型
  从结构的传力受力分析,模型可简化为梁单元+局部板壳单元的力学结构。
底部托板,筋板,底板简化为板单元。其余使用梁单元模拟。如下图
材料
选择NFX自带材料数据库里GB50017-17(S)钢材
选择各向同性/数据库里选择国标规范
截面/单元特性
创建1D单元特性,定义梁截面,通过界面数据库,输入横梁、轨道、支腿的截面,主要以工字梁和管型以及H钢截面为主
托板,筋板,底板通过定义2D单元特性,选择壳,用等厚板模拟。
*midas NFX支持变厚度板。

边界条件

固定底面、管端

不同位置部位之间,通过刚性连接方式传力
网格-单元-创建-刚体rbe2
荷载
工况1:在跨中位置施加额定起升载荷和小车自重载荷171500N
工况2:在有效悬臂长位置施加额定起升载荷和小车自重载荷171500N

工况3:在跨中位置处,考虑载荷组为自重振动载荷、起升动载荷与小车自重载荷192032N、正面迎风载荷47344N、背面风载荷3500N、起重机运行启制动惯性力69972N、小车运行启制动惯性力23324N。

工况4:在有效悬臂长位置处,考虑载荷组为自重振动载荷、起升动载荷与小车自重载荷192032N、正面迎风载荷47344N、背面风载荷3500N、起重机运行启制动惯性力69972N、小车运行启制动惯性力23324N。

后处理结果

跨中位置垂直方向变形(MAX:9mm)

有效悬臂长垂直方向变形(MAX:21.39mm)

跨中位置处,静刚度要求垂直静挠度f≤S/750,S:跨度f=18000/750=24mm垂直方向最大变形为9mm,小于GB3811要求的最大挠度24mm

因此跨中位置静刚度满足要求。

有效悬臂长位置处,静刚度要求垂直静挠度f≤L1/350,L1:有效悬臂长f=7500/350=21.43mm垂直方向最大变形为21.39mm,小于GB3811要求的最大挠度21.43mm

因此有效悬臂长位置静刚度满足要求。

跨中梁单元应力(MAX:82.9MPa)

跨中壳单元应力(MAX:45.5MPa)

悬臂长梁单元应力(MAX:85.1MPa)

悬臂长壳单元应力(MAX:100 MPa)

   根据GB3811,使用许用应力法计算强度,安全系数其中高危险系数γn=1,因此安全系数等于强度系数,则有风工况下,安全系数n=1.34,材料选用Q345,屈服强度345MPa,许用应力[σ]=345/1.34=257MPa,由于计算分析所得梁单元应力与壳单元应力小于许用应力,因此强度满足设计要求

结论

分析了起重机跨中及有效悬臂长位置两种工况条件下的静态刚度与强度,两种工况下的变形均小于GB3811标准所要求的允许最大垂直挠度;最大应力均小于许用应力,因此,起重机主体结构在额定起重量16吨作用下,强度及刚度满足设计要求。

作者:吕家才

    天津重钢机械装备股份有限公司(简称“重钢机械”,股票代码:430274)成立于2002年4月29日,公司是一家主要面向国际市场的非标机械装备定制服务商,主要产品有矿山机械、港口机械、造桥机械、旅游设备等大型连续搬运装备以及节能环保设备、冶金设备、起重机械等,年综合生产能力达3万吨以上。公司长期与德国、美国、日本、丹麦、荷兰、加拿大等国知名企业和跨国公司合作,熟悉各先进国家标准、规范和国际通用标准,获得了EN1090-2、ISO3834(part 2)、ISO9001(2015)、ISO14001(2015)、OHSAS18001(2007)、CWB等国际质量体系认证。—来源:http://www.tzme.net/

来源:midas机械事业部
振动通用冶金焊接NFX材料
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首次发布时间:2023-03-22
最近编辑:1年前
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