大跨度门式刚架结构的有限元分析第24卷第6期机械设计与研究Vol.24No.62008年12月MachineDesignandResearchSec.,2008:100622343(2008)062072203大跨度门式刚架结构的有限元分析马晓明1,2,姚振强1(1.上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240,E2mail:;2.常州纺织服装职业技术学院,江苏常州213164)摘要:通过有限元分析软件ANSYS对某生产车间大跨度门式刚架结构的有限元建模方法进行了讨论,并对整个结构做了非线性静力学分析,得到了门式刚架结构在最不利工况下的应力及应变分布图,给出了关键构件强度和刚度的分析结果,并根据分析结果提出了改进方法和建议。关键词:ANSYS;有限元建模;大跨度;门式刚架结构:TH213.5文献标识码:AFiniteElementAnalysisofLargeSpanPortalFrameStructureBasedonANSYSMAXiao2ming1,2,YAOZhen2qiang1(1.Shanghai激aoTongUniversity,Shanghai200240,China;2.ChangzhouTextileGarmentInstitute,JSChangzhou213164,China;)Abstract:Thispaperdiscussesmodelingmethodoffiniteelementaboutlargespanportalframestructureinacer2tainworkshop,andperformsthenon2linearstaticanalysisofthisstructurebyusingANSYS.Bytheanalysis,thedistri2butionmapsofthestressandthestrain,andanalysisresultofstrengthandstiffnessofmajorcomponentsaregotten,underthexorstworkingcondition.Someimprovedmethodandsuggestionarealsoproposed.Keywords:ANSYS;finiteelement;largespan;portalframestructure装配线用大跨度门式刚架结构行车是一种与电动葫芦1.1结构分析配套使用的轻小型起重设备,固定安装在地基上,用于吊运该门式刚架结构行车整体结构参见图1。主要由两个单零部件,在生产中,可有效减轻工人的劳动强度,较大地提高门式刚架通过三根刚性联系梁和三根工字钢连接组成,辅以工作效率。因其结构简单,成本低,安装、使用、维修方便,在斜撑和钢丝绳提高刚性和强度,梁下安装KBK型桥式导轨企业得到了广泛应用。由于行车的几何结构和载荷比较复和电动油葫芦完成吊运工作。杂,在传统的设计和选型过程中,只是根据经验确定其参数,如图1中,每个单门刚架由两个格构式立柱和一个格构缺乏精确的强度计算方法,安全系数往往取的过大,造成了式主横梁组成。立柱由支撑主横梁的格构式柱(100×100×设备结构不优化、经济性低等问题。4方管焊接)和固定钢丝绳拉索的单根100×100×5方管两下面利用大型有限元分析软件ANSYS,以某企业用于装配线的大跨度门式刚架结构行车为例,对其结构强度进行了非线性静力学分析,得出结构的应力和位移分布云图。利用应力和位移图,在设计中就能关注应力危险区和结构中刚度薄弱的部位,为进一步改善结构受力情况,改进设备结构等提供了理论依据。1几何模型建立和模型简化有限元法是一种近年来应用较为成功,较为广泛的数值计算方法,尤其适用于复杂结构的计算分析。在有限元分析中,有限元模型的建模精度对于分析结果的影响很大,建模的工作量有时占整个工作量的80%以上[2],模型的好坏甚至决定了分析结果是否具有应用价值,是否可以指导实践。▲图1门式刚架结构起重机整体结构图收稿日期:2008-08-04第6期马晓明等:大跨度门式刚架结构的有限元分析73部分组成。格构式主横梁(100×100×4方管焊接)由三节各部分受载特征及单元特性,在有限元计算中,采用梁单元、组成,左、右节长度各为5.85m,中节为4.8m,总跨度约壳单元、杆单元、质量块单元等进行有限元建模。16.5m。主横梁节与节之间、主横梁与立柱之间通过端板,用梁柱等结构在工作中承受拉伸、压缩、扭转和弯曲等力高强度螺栓联接。两组钢丝绳在门架两端牵拉横梁,斜撑的作用,并且具有较大的自重,选择BEAM188单元进行离(40×60×4方管焊接在立柱和横梁上,以提高固定钢丝绳)散。该单元建立在Timoshenko梁分析理论基础上,每个节点的方管的强度。有6或7个自由度,除了具有用一维构件近似描述三维实体两个单门刚架通过两端的格构式刚性联系梁、中间三根结构的梁的主要特征外,还增强了横截面定义功能,考虑了工字钢焊接成为一体,构成整个门式刚架结构行车。剪切变形影响,在单元插值函数中,挠度和截面转动进行各整个结构通过四个柱底部...