基于Hypermesh10.0固定式起重机结构仿真模型构建研究

2016-11-06 by:CAE仿真在线来源:互联网

摘要:根据单臂架固定式起重机结构几何设计特征,基于Solidworks建立三维装配体模型并导出为stp格式文件,将其导入Hypermesh10.0后,采用多种网格单元类型,建立了一个可直接计算的固定式起重机整体结构FEA仿真模型,目的是为了实现固定式起重机在多工况作业下更真实的运动仿真和关键结构强度校核。

关键词:固定式起重机;单元类型;Hypermesh;仿真模型

起重机设计计算过程中,结构强度、刚度校核方法对起重机械结构作众多简化处理缺点,而且理论强度校核结果也往往使起重机用户无法直观、准确、全面地了解起重机受载各部件在复杂工况下的应力应变分布情况,用户很难针对这类设备的复杂工作状况和使用状态提出有效的维护措施,降低了固定式起重机设备的运作效率和工作寿命。今年来,有限单元法在机械强度校核中的应用日益增加,利用有限元软件(如ANSYS、ABAQUS、MARC)建立大型起重机承载结构的力学计算模型,对起重机全面强度校核计算成为了可能,设计人员不仅能完成起重机主要承载构件的强度、刚度校核,而且计算获得的各类应力应变云图也使得起重机主要承载构件在复杂工况下的应力应变分布变得一目了然。目前,对于固定式起重机整体结构仿真模型的构建方法论述还较少[1]。

本文选取一台柔性拉索变幅单臂架固定式起重机作为研究对象,使用Hypermesh10.0软件全面介绍了整体结构仿真模型的构建方法,最终得到一个可用于多工况动态仿真计算的有限元结构模型。

1 三维装配体的建立

1.1 概况

单臂架固定式起重机是港口、码头用于装卸集装箱或散货的理想装卸设备,通常也应用于大型船厂或船坞,主要承担大型钢结构件施工任务和大批货物的装卸,本文选取GQ1613为研究对象,它是一台正处于服役期的小型固定式起重机,变幅机构采用柔性拉索,通过钢丝绳索补偿平衡方式实现起吊货物水平移动,还可实现带载全幅度回转变幅作业,起重机整机结构示意图如图1所示。

......

3结论

(1)基于Solidworks的拉伸、切除、旋转、扫描、抽壳、拔模以及特征阵列、异型孔等功能操作选择,可以实现对整个起重机的所有零部件三维建模和装配,完成三维数字化模型是实现整体结构仿真模型构建和力学分析的关键一步。

(2)基于Hypermesh10.0进行大型起重机整体结构建模时,有时会存在不同单元类型的网格划分要求,需要运用1d、2d、3d模板下的单元新建、平移、复制、旋转、查找、更新等命令组合实现多种网格剖分,针对不同零部件的承载状况、结构特点和运动关系选择合理的单元类型来建立整个仿真模型,以实现真实再现工作受载过程,这需要工程人员具有一定的CAE分析经验。

*浙江省质量技术监督系统科研计划类项目(20130367)

第一作者简介:冯建平,浙江湖州人,本科,高级工程师,研究方向:机电类特种设备检验检测。

开放分享：优质有限元技术文章,助你自学成才