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姚峰林 李 辉 孟文俊 石国善 崔耀东
太原高科技大学板滞工程学院 太原 030024
摘 要：大吨位全大地吊车在超大起升莫大下功课时会在贯穿架场所安置偏爱安排架，用来革新舒卷臂架的受力情景，普及臂架的宁静性。以500 t 全大地吊车塔式副臂超起拉拢臂架体例为接洽东西，鉴于ansys 平台，领会安置偏爱安排架对拉拢臂架体例完全宁静性的感化，接洽偏爱安排架要害参数对拉拢臂架体例临界屈曲吊载的感化顺序。截止表白：安置偏爱安排架能灵验普及塔式副臂超起拉拢臂架体例的完全宁静性，在选定的工况下，偏爱安排架的要害参数有一组最优值，使臂架体例的临界屈曲吊载最大。
要害词：塔式副臂超起拉拢臂架体例；偏爱安排架；完全宁静性；特性值屈曲领会；非线性屈曲领会口
中图分门别类号：th213.3 文件标识码：a 作品编号：1001-0785（2020）20-0132-04
0 弁言
全大地吊车的起重腕力学模子不妨简化为外伸梁，这种构造在吊重时变形较大[1]，更加是在超高空功课时，大长细比使得舒卷臂架的受力情景特殊卑劣，在工程本质中，由于舒卷臂架失稳而激励的事变时有*发，为进一步革新臂架受力，巩固臂架的宁静性，在贯穿架上安置了偏爱安排架。暂时对于偏爱安排架对舒卷臂架完全宁静性感化的接洽对立较少，全大地吊车在超高空功课时，对立于强度妨害，臂架的完全宁静性变成确定其起吊本能的要害目标，所以接洽偏爱安排架对舒卷臂架体例完全宁静性的感化具备要害意旨。文中以500 t全大地吊车塔式副臂超起拉拢臂架体例为接洽东西，主臂由7 节舒卷臂构成。
1 屈曲表面领会
1.1 特性值屈曲领会表面
特性值屈曲领会是鉴于小变形线弹性表面的， 载荷f 与节点位移u 呈线性联系，构造体制的本构方程[3-4]可表述为
式中：u 是构造的节点位移；k 为构造的完全刚度矩阵，k = ke + kg ；ke 为构造的弹性刚度矩阵；kg 为构造的好多刚度矩阵（又称初应力刚度矩阵）。特性值屈曲基础方程[5] 为
式中： λ 为载荷乘子，Δ u 为构造*发屈曲时的屈曲模态。为了使式(2) 有非卑鄙解，须要满意
1.2 非线性屈曲领会表面
非线性屈曲领会是鉴于大变形表面的，此时载荷f与节点位移u 呈非线性联系，构造体制的本构方程[3-4]可表述为
式中：kt 为构造的切线刚度矩阵，kt = ke + kg+kl，ke 为构造的弹性刚度矩阵，kg 为构造的好多刚度矩阵，kl 为鉴于大变形的初位移矩阵。
2 塔式副臂超起拉拢臂架的屈曲领会
2.1 模子参数摆设及装载情景
舒卷臂、塔式副臂、贯穿架、超起撑杆、偏爱安排架及塔式副臂前后撑杆均沿用 beam 188 单位模仿，超起拉板及钢丝绳沿用 link 180 单位模仿， 沿用节点自在度啮合本领来模仿滑块与各节臂的交战。超起安装及偏爱安排架的要害参数如图 1 所示。
图1 超起安装及偏爱安排架要害参数表示图
2.2 不加偏爱安排架时特性值及非线性屈曲领会
采用领会工况为：主臂长 78.6 m，主臂仰角 83°，塔式副臂 21 m，副臂仰角 48.4°，超起撑杆的张开观点α1=90°，超起撑杆变幅观点α1=90°，超起撑杆长度l1=10.95 m，创造有限元模子如图2 所示。
图2 不加偏爱安排架时拉拢臂架体例有限元模子
开始举行特性值屈曲领会，获得不加偏爱安排架时塔式副臂超起拉拢臂架的临界吊载为 54.5 t。前六阶载荷因子见表2 所示。即使所领会的东西不展示载荷同声反向的情景，则可忽视负的特性值。而后在特性值屈曲领会的普通长进行非线性屈曲领会，将特性值屈曲领会中载荷因子最趋近于1 的那一阶屈曲模态的0.01 倍动作好多非线性屈曲领会须要引入的初始好多缺点，以臂架头部节点 n207 动作目的节点，设定力、动量矩抑制规则，沿用弧长法对模子举行非线性屈曲领会，获得对应的载荷－位移弧线如图 3 所示。由弧线可知，非线性屈曲领会的临界吊载为 46.27 t。
图3 不加偏爱安排架季节点n207 的载荷―位移弧线
2.3 安置偏爱安排架时特性值及非线性屈曲领会
采用领会工况与不加偏爱安排架时的沟通，偏爱安排架撑杆张开观点θ1=80°，偏爱安排架撑杆变幅观点θ2=100°，偏爱安排架撑杆长度l1=5.5 m，创造有限元模子。先求得特性值屈曲领会的临界吊载为 90.2 t，其前六阶载荷因子见表 3。再做非线性屈曲领会，得载荷―位移弧线如图4 所示。由图可知，非线性屈曲领会的临界吊载为60.04 t（即 588.39 kn）。
图 4 安置偏爱安排架季节点的的载荷―位移弧线
3 偏爱安排架对臂架完全宁静性感化顺序
在本末节中，领会工况为：主臂长为78.6 m，主臂仰角为83°，塔式副臂为21 m，副臂仰角为48.4°，超起撑杆的张开观点α1 =90°，超起撑杆变幅观点α2=90°，超起撑杆长度l1=10.95 m，沿用特性值屈曲领会本领举行接洽。
3.1 θ1 对臂架完全宁静性的感化及l0 与θ1 的联系
维持θ2=100°，变换l0，获得各别l0 时，θ1 对拉拢臂架完全宁静性的感化弧线，如图 5 所示。从图中不妨看出，除l0=1 m 外，l0 取图中其他值时，θ1 对臂架完全宁静性感化弧线的峰值宁静在θ1=90° 的场所，且当θ1=90°，l0=5 m 时，塔式副臂超起拉拢臂架的完全宁静性最佳，此时临界屈曲吊载为91.9 t。
图 5 各别l0 时θ1 对臂架完全宁静性的感化弧线
3.2 l0 对臂架完全宁静性的感化及l0 与θ2 的联系
维持θ1=80°，变换θ2，各别θ2，l0 对塔式副臂超起拉拢臂架体例完全宁静性的感化弧线，如图6 所示。从图中可看出，各别θ2 时，臂架完全宁静性的感化弧线均随l0 的增大先飞腾后低沉。取消θ2 的两头取值，θ2 取其他值时，各条弧线上的最大屈曲临界吊载均位l0=5 m 处，且当θ2=120°，l0=5 m 时，塔式副臂超起拉拢臂架体例的完全宁静性最好，此时的临界屈曲吊载为91.8 t。
图6 各别θ2 时l0 对臂架完全宁静性的感化弧线
4 结束语
鉴于 ansys 平台创造不安置偏爱安排架与安置偏爱安排架两种工况下的塔式副臂超起拉拢臂架的有限元模子，由领会截止可知，非线性屈曲领会的临界屈曲吊载小于特性值屈曲领会。就非线性屈曲领会的截止而言，安置偏爱安排架后拉拢臂架的完全宁静性比拟未安置时普及约29.76%。经过领会偏爱安排架的要害参数对拉拢臂架宁静性的感化顺序以及偏爱安排架要害参数之间的彼此联系，获得在文中给定工况下偏爱安排架要害参数的最好拉拢：撑杆张开观点θ1=90°，撑杆变幅观点θ2=120°，撑杆长度l0=5 m。
参考文件
[1] 贾体锋，张艳侠. 全大地吊车要害本领兴盛探析[j].兴办板滞，2011(2):54-58,61.
[2] 滕儒民，姚海瑞，陈礼，等. 全大地吊车超起安装对臂架受力感化接洽 [j]. 板滞安排，2012(1):91-96.
[3] 童根树. 钢构造的平面外宁静[m]. 北京：华夏兴办产业出书社，2012.11.
[4] 姚嘉. 全大地吊车伸臂屈曲宁静性数值模仿接洽与运用[d]. 吉林业大学学，2018.
[5] 张洪才.ansys 14.0 表面领会与工程运用范例[m]. 北京：板滞产业出书社，2012.10.
[6] 徐格宁. 板滞装置非金属构造安排[m]. 北京：板滞产业出书社，2016.3.