基于ANSYS的塔機(jī)起重臂結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、塔式起重機(jī)屬于一種非連續(xù)性搬運機(jī)械，主要完成預(yù)制構(gòu)件及其他建筑材料與工具等吊裝工作的主要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑施工中。起重臂架是塔式起重機(jī)的重要承載部件之一，由于它長度長，自重較大，是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較為薄弱的環(huán)節(jié)，故障率高，危害性大，因此，其力學(xué)性能對整機(jī)能否正常運轉(zhuǎn)有直接的影響。在保證起重臂的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的條件下盡量減輕起重臂的自重（體積），有利于提高起重機(jī)的承載能力和整體穩(wěn)定性。
　　塔機(jī)的水平臂架是一個雙向壓彎構(gòu)件，

2、自重、吊重、風(fēng)載荷、慣性載荷共同使臂架產(chǎn)生了內(nèi)力，并且在沿起重臂長度方向上各截面所產(chǎn)生的內(nèi)力的值是不同的，如果采用等截面的起重臂，會浪費很多材料，并且會影響起重臂的承載能力。因此，采用變截面起重臂的設(shè)計，按內(nèi)力分布來決定所需的截面尺寸，這樣，設(shè)計出來的起重臂，其自重會相應(yīng)的減少，而且同樣能達(dá)到起重臂的設(shè)計性能要求。
　　目前國內(nèi)外學(xué)者廣泛使用ANSYS、ALGOR、ABAQUS等有限元分析軟件對起重臂進(jìn)行設(shè)計計算，許多學(xué)者都對塔機(jī)

3、起重臂做過優(yōu)化設(shè)計，但大都以起重臂各桿件使用的型鋼規(guī)格為設(shè)計變量，有部分學(xué)者還以起重臂整體截面尺寸、吊點位置等為設(shè)計變量，針對三種典型工況（最小幅度處；吊點跨中處；最大幅度處）加載、分析及優(yōu)化設(shè)計，但還未考慮過在相鄰兩起重臂節(jié)上弦桿間設(shè)計一個合適的高度差，并以此作為設(shè)計變量對起重臂進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的情況，因此本文將結(jié)合這一點來進(jìn)行研究。
　　本文以 QTZ4810塔機(jī)的起重臂為研究對象，首先建立等截面尺寸起重臂的模型，對其加載，分析，

4、根據(jù)分析結(jié)果對起重臂節(jié)分組（考慮到經(jīng)濟(jì)性，不能8節(jié)起重臂八種規(guī)格，盡可能使受力情況相差不大的起重臂為同一規(guī)格），然后以其各桿件的規(guī)格尺寸和相鄰兩起重臂架節(jié)上弦桿間的高度差為設(shè)計變量，以滿足起重臂強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求為前提條件，以起重臂總體積盡量小為目標(biāo)，采用一階法，最大迭代30次，對其作了優(yōu)化分析設(shè)計。最終得出了一組合理的結(jié)果，結(jié)合型鋼的規(guī)格表，對結(jié)果進(jìn)行圓整得出最終優(yōu)化后尺寸。
　　為保證起重臂的性能，本文最后還以優(yōu)化后尺寸建