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有限元技术与起重机设计 finite element analysis and crane design

2015-11-5 09:02| 发布者: admin| 查看: 2923| 评论: 0

摘要: 我国的起重机制造业自建国以来已有几十年的历史了,我们的起重机设计制造受前苏联的设计风格影响深远,有代表性的设计同时也是令当今众多起重机厂津津乐道的当属大连起重机厂的设计了,比如LD型电动单梁起重机,QD型 ...
有限元技术与起重机设计

finite element analysis and crane design

      我国的起重机制造业自建国以来已有几十年的历史了,我们的起重机设计制造受前苏联的设计风格影响深远,有代表性的设计同时也是令当今众多起重机厂津津乐道的当属大连起重机厂的设计了,比如LD型电动单梁起重机,QD型通用桥式起重机,LH型葫芦双梁起重机,QZ型抓斗桥式起重机,YZ型抓斗桥式起重机等等都设计出了系列化的标准图纸,给投标和生产制造带来了很大的便利,而且也被很多起重机制造企业沿用至今,有些企业把这套前人的经验总结进行了整理形成了自己的标准,有些有规模的企业还在原设计基础进行了重新的制图。总之不管怎样说,骨子里还是那套设计图纸。

     过去的起重机厂的设计图纸源于上世纪七八十年代,设计考虑到的是当时的工艺水平,比如当时的焊接水平,当时的材料(多以沸腾钢为主),以及整体的加工预制能力;可如今在焊接水平迅猛发展,钢材制造工艺不断提高,加工水平不断发展的前提下,那些设计总会显得有些捉襟见肘。《起重机设计规范》给了我们很多的设计经验公式,经验系数。无疑这些是几十年来起重机人智慧和汗水的结晶,在不断的失败不断的实践中得到的总结,但是这些设计手段过于陈旧,和几十年前的设计方法鲜有出入,与飞速发展的生产工艺水平不相映衬;本身基于初等弯曲理论(材料力学)的设计思想就存在很多的不足,比如问题的考虑角度,求解的深度等等,这无疑会打击设计人员在产品升级过程中对结构安全性把握的信心,对结构设计缺乏十足的把握,继而只能往结果上加乘安全系了,这样使得优化和产品升级失去了原本意义。一定程度上讲,使的起重机设计人员对结构计算望而却步甚至加剧了对原有设计的盲目崇拜。然而复杂的高等弯曲理论(弹性力学,振动力学,断裂力学等)对设计人员的自身素质要求过高,应用也过于复杂,不具备适用性和可操作性。然而随着有限元技术的发展使得这一矛盾得到了解决,现行的有限元程序很多,龙辉起重以ANSYS为例对起重机结构进行有限元模拟,采用板壳单元模拟箱型结构,梁单元模拟桁架杆系结构,通过数字化建模技术对结构的几何尺寸进行还原,进而通过与实际结构更接近的三维模型进行结构的静力分析,对各种不同的工况分别施加载荷,计算起重机的刚度强度稳定性等各项力学参数,分析材料在结构中的受力情况;通过模态分析计算结构的振动特性,谐波响应分析计算在驱使频率下的响应等等;

     与传统的计算方法相比,我们可以更科学地以板壳理论,实体空间理论为基础去认知结构,分析结构,这是传统的计算方法很难做到的,材料力学的简支梁理论从一个整体的概念去考虑问题会忽略很多东西;而经验公式法和系数法又跟不上工艺水平的发展;只有通过先进的自然科学来弥补对结构认知的不足。

 

技术研发工程师:曹东

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2015-11-5 09:02| 发布者: admin| 查看: 2923| 评论: 0

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