基于Hypermesh10.0固定式起重機結構仿真模型構建研究

2016-11-06 by:CAE仿真在線來源:互聯網

摘要:根據單臂架固定式起重機結構幾何設計特征,基于Solidworks建立三維裝配體模型并導出為stp格式文件,將其導入Hypermesh10.0后,采用多種網格單元類型,建立了一個可直接計算的固定式起重機整體結構FEA仿真模型,目的是為了實現固定式起重機在多工況作業下更真實的運動仿真和關鍵結構強度校核。

關鍵詞:固定式起重機;單元類型;Hypermesh;仿真模型

起重機設計計算過程中,結構強度、剛度校核方法對起重機械結構作眾多簡化處理缺點,而且理論強度校核結果也往往使起重機用戶無法直觀、準確、全面地了解起重機受載各部件在復雜工況下的應力應變分布情況,用戶很難針對這類設備的復雜工作狀況和使用狀態提出有效的維護措施,降低了固定式起重機設備的運作效率和工作壽命。今年來,有限單元法在機械強度校核中的應用日益增加,利用有限元軟件(如ANSYS、ABAQUS、MARC)建立大型起重機承載結構的力學計算模型,對起重機全面強度校核計算成為了可能,設計人員不僅能完成起重機主要承載構件的強度、剛度校核,而且計算獲得的各類應力應變云圖也使得起重機主要承載構件在復雜工況下的應力應變分布變得一目了然。目前,對于固定式起重機整體結構仿真模型的構建方法論述還較少[1]。

本文選取一臺柔性拉索變幅單臂架固定式起重機作為研究對象,使用Hypermesh10.0軟件全面介紹了整體結構仿真模型的構建方法,最終得到一個可用于多工況動態仿真計算的有限元結構模型。

1 三維裝配體的建立

1.1 概況

單臂架固定式起重機是港口、碼頭用于裝卸集裝箱或散貨的理想裝卸設備,通常也應用于大型船廠或船塢,主要承擔大型鋼結構件施工任務和大批貨物的裝卸,本文選取GQ1613為研究對象,它是一臺正處于服役期的小型固定式起重機,變幅機構采用柔性拉索,通過鋼絲繩索補償平衡方式實現起吊貨物水平移動,還可實現帶載全幅度回轉變幅作業,起重機整機結構示意圖如圖1所示。

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3結論

(1)基于Solidworks的拉伸、切除、旋轉、掃描、抽殼、拔模以及特征陣列、異型孔等功能操作選擇,可以實現對整個起重機的所有零部件三維建模和裝配,完成三維數字化模型是實現整體結構仿真模型構建和力學分析的關鍵一步。

(2)基于Hypermesh10.0進行大型起重機整體結構建模時,有時會存在不同單元類型的網格劃分要求,需要運用1d、2d、3d模板下的單元新建、平移、復制、旋轉、查找、更新等命令組合實現多種網格剖分,針對不同零部件的承載狀況、結構特點和運動關系選擇合理的單元類型來建立整個仿真模型,以實現真實再現工作受載過程,這需要工程人員具有一定的CAE分析經驗。

*浙江省質量技術監督系統科研計劃類項目(20130367)

第一作者簡介:馮建平,浙江湖州人,本科,高級工程師,研究方向:機電類特種設備檢驗檢測。

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