基于APDL的门式起重机主梁参数化建模与仿真(精选).doc

基于APDL的门式起重机主梁参数化建模与仿真.txt偶尔要I叫头看看，否则永远都在追寻， 而不知道自己失去了什么男人掏钱是恋人关系，女人掏钱是夫妻关系，男女抢着掏钱是朋 友关系男人爱用眼睛看女人，最易受美貌迷惑;女人爱用心看男人，最易受伤心折磨 (D上桥板加筋和没有加强筋2种方案该处 过程中通过不断修改最大应力区域的模型，降低的应力分别为128MPa和150MP&因此，取消加 应力幅值，满足材料的许用应力要求 计算表明，强筋对桥体强度影响不大；铸造桥体具有足够的强度和刚度2) 改进桥体腹板处的结构，加大腹板上液 (2)通过ANSYSWorkbench多方案结构 分析，压缸安装位置通孔的尺寸，并加大圆角； 对承受弯曲应力最大的区域进行了优化, 铸件采(3) 前后支撑轴采用中空处理，防止产生缩 用变截面处理，增大抗弯截面模量，减 小应力集孔、疏松等铸造缺陷，便于铸造，也减轻了重量 中，提高了桥体的强度同时, 对比多方案分析通过多方案结构优化分析，图7b轴承座与竖直 应力云图，减少低应力区域的材料,减轻桥体质筋板结合处的最大应力幅值为227MPa,图7a为 量，节约了成本225MPa,桥体重量从设计之初的55kg减小到4718 (3)实践表明，通过CAE仿真分析和计 算,kg,节约了成木。

减少了实验的次数，缩短了设计开发周期，提高4结论 了设计质量，降低了研发成本通过CAE仿真分析改进和优化了设计方案，证实铸造转向(1)在创新设计过程中，采用传统的工程力 桥体的可用性与可靠性，优化了产品的 结构，提学计算方法难以准确求出转向桥体各种工况下的 高了产品的质量，降低了制造 成本应力分布和大小为了解铸造桥体受载后的应力状态和变形情况，确定铸件的材料分布状况，首 作者地址：合肥市望江西路15号安徽叉车集团公司工程车先按照焊接桥体的结构建立初步的三维模型，然 辆研究所后利用CAE技术对118t铸造转向桥体进行有限元 邮 编：230022分析，求解出模型中的最大应力集中点，在建模 收稿廿期：2008-07-28基于APDL的门式起重机主梁参数化建模与仿真3华东理工大学机械与动力工程学院史进郑建荣上海市特种设备监督检验技术研究院俞中建摘 要：以门式起重机主梁结构为研究对象，通过分析主梁结构尺寸的相关性，研究运用 APDL参数化编程与宏技术命令流相结合的方法,建立起重机主梁的参数化结构模型，解决模型中板块交 接处的连续问题，实现对不同型号的L型门式起重机的参数化快速建模和仿真关键词：门式起重机;主梁；APDL;参数化建模;有限元Abstract: Takingmaingirderofgantrycraneasresearchobject,thepaperanalyzestherelati vi tyofstructural si zesofthegirderancIbuildstheparametricstructuralmodelbymeansofawaycombiningAPDLandmacro slFurthermore, itsolvescontinuousboardjunctionproblem, thiisrealizingquickparainetricmodelingandsimulationofLtypegantrycraneslKeywords: gantrycrane; maingirder; APDL; parametricmodeling; finiteelement1主梁结构分析 较复杂，梁内部有很多加强筋板，包括大筋板、小筋板以及横|何长筋条等。

在参数化建模前首先门式起重机(以下简称门机)的主梁结构比 需要仔细分析主梁结构，对结构尺寸进行参数化3基金项bl：教育部科学技术研究重点项目资助(03072)《起重运输机械》2009 (4) — 79一成组划分确定所有结构尺寸在坐标系中的相关K, 53, L, -KY (52), KZ (52)关系，并把相关联的若干结构尺寸用变量参数来 通过K52的坐标值表示K53,当修改参数 L或表示，从而建立参数化的结构尺寸［1］参数化变 W的值时，K52和K53的位置相应 发生变化用量的设计应确保能够定义模型结构的所有尺寸， 这种参数化思想建模主梁2 板件之间的一段模型，还要考虑到不同型号门机的结构特征，以使设计 如图1所示的变量参数符合不同型号起重机的建模需求现以32 t门机主梁结构的模型为例，说明具体过程首先分析模型的结构尺寸在坐标系，I *的相互关系，从中抽象出能描述模型的特征参数，并在不影响精度的情况下，对模型的局部细节适当简化共定义了以下11个参数化尺寸，主梁中2个大筋板之间的间距L;主梁宽W;主梁高H1;主梁内小筋板宽H2;主梁内贯穿筋板的 图1主梁结构中2个大筋板横向长筋条H3;所有大筋板的个数N_BAN; 之间的参数化模型主梁跨度D;支腿地板长度FL;支腿高FH;板厚度THICK;网格的边长ELEM。

模型的其他结 根据主梁模型中每2个大筋板之间结构 的对构尺寸均转化为用这些参数表示，例如，主梁 ()总长为LXN_BAN,左支腿中 点位置的X坐标 称性，按照参数N_ BAN的值 大筋板个数() 复制图1的模型在支腿建模时，因参数值的为LXN_ BAN /2-D/2o在 运用APDL建模 变化可能导致关键点的个数不同，支腿中关键时，使用这些参数变量名 代替具体数值，进行参 点的编号要避免与原有的重复，导致模型发生数化建模将编写好的所有APDL命令导入ANSYS2参数化模型的实现 命令流窗曰，便可自动 建成参数化模型，如图2ANSYS提供了 APDL参数化设计语言2次开 所示发功能[2],利用APDL程序语言与宏技术组织管理ANSYS命令，可以实现参数化建模、施加参数化载荷、求解以及后处理结果显示等有限元分析全过程运用APDL实现参数化建模，包括3部分，首先定义结构参数并吠值，然后根据定义的参 图2 32tL型门机主梁结构的参数化模型数计算确定所有结构尺寸，最后建立有限元模型 门机的型号多以跨度来定义，本例32 t门机的跨度参数为D =26000mm,对于其他型号的建APDL命令流的建模过程与GUI图型用户界面)方式有所不同，命令流方式的参数化建模更 模，可通过在APDL中修改跨度参数D的 数值来讲究顺序性。

本文主梁模型采用壳单元 实现，同时也可实现其他结构尺寸的变化, 例如SHELL181，取自底向上的方式构造有限元模型 修改板单元的厚度，网格尺寸的大 小等图3为在定义尺寸数值的地方用参数变量名代替，或使 跨度修改为DFOOOOmm, SHELL181四边形I阿用与其相关的其他尺寸编号，以达到参数化的效 格尺寸大小定义为 ELEM M00,并同时修改其他果在定义建模的关键点时，根据点在坐标系中 参数后自动 建立的模型的相联关系确定坐标值例如，在APDL中的关键 由于主梁内部板件较多，结构较复杂,实现点52和关键点53可以表示为 参数化建模的另一难点是如何使网格划分后的有K, 52, L, W/2-33H3, H2-H1 限元模型在板块之间的交接处能共用节点本文一80 一《起重运输机械》2009 (4) 图3修改参数后的模型采用了对所有相连板件进行GLUE布尔运算的解决方法，以满足加载计算等的要求利用APDL的循 图4主梁结构的应力云图和变形云图(a)应力云图(b)变形云图环语句选择不同位置的板块，反复进行GLUE布尔运算，以使主梁的所有板块连为一体，满足有限 4结束语元分析的要求 对主梁的参数化建模和仿真分析实例表明，3有限元仿真分析实例本文提出的方法简单实用，为不同型号门机的快以32t门机为例，运用基于以上原理开发 速有限元分析及其推广应用提供了一种有效手段。

的参数化建模程序模块，快速建立有限元模型， 参考文献进行主梁结构强度和变形的有限元分析假设 1博弈创作室1APDL参数化有限元分析技 术及其应用实起重机仿真工况为无风环境下大车静1上，小车 例1北京：中国水利水电出 版社，2004满载位于主梁跨中，起升吊重从静止以额定加 2周宁1APDL高级工程应用实例与二次 开发1北京：中速度加速到额定速度运用ADAMS环境下的门机 国水利水电出版社，2007 虚拟样机动态仿真，获得此工况下作用于主梁的 作 者：史进载荷值，再通过ANSYS参数化建模模块施加载荷 地 址：华东理工大学机械电子工程专业ANSYS分析获得的应力云图和变形云图如图4 邮 编：200237收稿日期：2008-12-04所示提升机全数字化控制自动化系统兖州矿业（集团）公司杨村煤矿的副井提升机原配置交流异步电动机驱动的TKD系统， 采用继电器有触点的逻辑控制，以磁放大器为核心组成模拟量可调闸闭环调节，靠切换串入交流电机转了的电 阻来达到调速的目的，稳定性较差为此，决定对其进行改造，并在中国矿业大学的支持下,研制出了提升机全数 字化控制自动化系统矿井提升机直流拖动与交流异步电动机拖动相比，调速性能好，不需附加其他拖动装置， 容易实现自动化。

此项改造的内容是去掉TKD电控系统、交流电动机和信号操车设备等，改为新型的直流调 速自动化系统，主要包括开发1套由高压开关柜、整流变压器、电枢整流柜、司机控制台、PLC柜、低压配电柜 和上位监视机等组成的全数字自动化副井提升电控系统，使用直流电动机，更换1套PLC控制信号操车设备实践表 明，由于硬件电路均采用大规模和超大规模集成电路，元器件少，结构简单，故障点少，可靠性高硬件采用以总 线联系的模块化结构,控制算法和系统控制利用软件完成具有可构置性，可以进行功能扩展，运行灵活硬件 工作状态可以通过软件来反映，软件运行情况也可以通过硬件来监视，软、硬件故障均可通过指示直接反映出来, 维护方便设有微处理器，整个控制功能与调速算法均由软件完成，控制精度高，稳定性好全数字控制的直 流拖动系统运行效率高，无功能耗低，可节约大量电能，减少维护费用此系统能够产生形曲线，减少了对系统的冲击,保护了系统运行的平滑性此项成果容易实现数字通讯，并与其他系统联网，将系统中的运行参数 和运行状态传递到网络上，实现现代化管理 (李剑峰)《起重运输机械》2009 (4) — 81一。