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某鋼廠的125/30t的橋式吊車(chē)使用過(guò)程中，大梁折斷造成嚴(yán)重事故。因此針對(duì)主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行技改后，能否達(dá)到現(xiàn)在的技術(shù)要求是我們關(guān)注的重點(diǎn)。本研究的研究對(duì)象是一臺(tái)冶金運(yùn)輸行業(yè)普通使用的70年代初設(shè)計(jì)制造并投入生產(chǎn)的吊車(chē)。該車(chē)經(jīng)過(guò)了20多年的平爐生產(chǎn)后，于1998年鋼廠平爐改轉(zhuǎn)爐中經(jīng)過(guò)技術(shù)改造又投入了新的煉鋼生產(chǎn)中繼續(xù)使用。
由于橋吊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用ANSYS軟件建立模型存在著許多困難和不便，為了更加精確地構(gòu)建模型，依據(jù)技改前后圖紙，采用PRO/E大型三維建模軟件對(duì)所有零部件進(jìn)行準(zhǔn)確建模。建模步驟：(1)根據(jù)圖紙對(duì)模型的所有零件進(jìn)行準(zhǔn)確建模。(2)把所有零件組裝成部件，最后完成總裝配。(3)根據(jù)主梁架的裝配模型作出簡(jiǎn)化模型，只有簡(jiǎn)化后的模型方可方便有效地在ANSYS中進(jìn)行有限元分析。模型簡(jiǎn)化時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①所有零件必須是聯(lián)接一體的整體，對(duì)焊縫按剛性聯(lián)接處理。②簡(jiǎn)化后模型的結(jié)構(gòu)與簡(jiǎn)化前模型的結(jié)構(gòu)完全一致。③取消對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響很小的切口及螺紋孔，保留主梁架上對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有影響的大開(kāi)口。④造型中的切除特征，如孔、槽等，必須指明在切除特征所屬的母體，否則容易造成傳遞失效。⑤主梁架的駕駛室吊梯部分由于只考慮其重力，而不考慮其強(qiáng)度，所以沒(méi)有必要對(duì)其進(jìn)行實(shí)體建模，只是在對(duì)主梁添加載荷時(shí)，把駕駛室吊梯部分的重力按其實(shí)際部位加載荷以代替其重力即可。
(1)網(wǎng)絡(luò)的劃分：從主梁架的結(jié)構(gòu)分析，由于其主體基本上是由板材與槽鋼焊接而成，所以采用四邊形板殼單元對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的劃分更加合理。因板材的厚度各不相同，采用手工劃分網(wǎng)絡(luò)較為合理。網(wǎng)格劃分步驟如下：①首先進(jìn)行材料模型的建立，對(duì)其不同的材料，建立不同的材料模型。②進(jìn)行材料厚度參數(shù)的設(shè)置。③據(jù)板材的形狀、大小確定四邊形單元的大小，分別進(jìn)行網(wǎng)格化分。④主梁架結(jié)構(gòu)中尺寸較大的梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為由板材焊接而成的梁，這樣可以用板殼單元對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分。(2)邊界條件(即約束與載荷)垂直起吊重物時(shí)，近似認(rèn)為主梁架不受任何水平力的作用，且在主軌道上靜止不動(dòng)。忽略主梁架滑輪與主軌道之間的彈性變形，假設(shè)主梁架兩端被垂直固定在地面上。故只考慮垂直約束，不考慮水平約束，載荷按垂直加載�？紤]到起重機(jī)在起吊重物時(shí)，速度的不均勻性以及起吊瞬間所產(chǎn)生的沖擊，其最大載荷按最大靜載荷乘以動(dòng)載系數(shù)來(lái)計(jì)算。起重機(jī)的實(shí)際最大起重載荷為128t，小車(chē)的自重68.855t，罐重40t，鋼水重80t，起升沖擊載荷系數(shù)1.1，故計(jì)算載荷為210t，所以將加載過(guò)程分為兩種，一種為單邊加載70t，另一種為單邊承載105t。根據(jù)計(jì)算題目規(guī)模的大小、單元類(lèi)型的不同，我們選擇ANSYS軟件中適于較大規(guī)模板殼單元的稀疏矩陣直接求解器，以便得到更好的結(jié)果。
由主梁架車(chē)輪在軌道上自由滾動(dòng)，吊鉤起吊重物時(shí)是垂直起降，且工作時(shí)主梁架處于靜止?fàn)顟B(tài)，故只考慮垂直約束，不考慮水平約束，載荷按垂直加載。將技術(shù)改造前、后的情況分別考慮。(1)按主梁架的單邊承載為105t進(jìn)行以下計(jì)算大車(chē)兩點(diǎn)力加在主梁架的工字鋼上，小車(chē)兩點(diǎn)力加在副梁架的工字鋼上，四點(diǎn)加力分為兩種情況：工況一：距主梁架端面2m處。工況二：在主梁架中間。(2)按主梁架的單邊承載為70t進(jìn)行以下計(jì)算大車(chē)單點(diǎn)力加在主梁架的工字鋼上，小車(chē)單點(diǎn)力加在副梁架的工字鋼上，單點(diǎn)加力分為3種情況：工況三：距主梁架端面2m處。工況四：距主梁架端面4.5m處。工況五：在主梁架中間。軟件采用ANSYS版本，采用殼單元和實(shí)體單元SHELL630技術(shù)改造前技術(shù)改造后節(jié)點(diǎn)數(shù)：43020節(jié)點(diǎn)數(shù)：44671單元數(shù)：40434單元數(shù)：42202。
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