履带伸缩臂起重机有限元模态对比分析

摘要：针对履带式伸缩臂起重机，建立了整机三维模型，提出了模型简化方案。利用ABAQUS软件对起重机在额定工况下有吊载和无吊载的整机模型进行了模态

分析，得出了10阶共振频率和振型。对两个模型的模态进行对比分析，得出了

起重机起吊后的模态变化，为避免共振现象的发生提供了理论依据。

关键词：履带式伸缩臂起重机、模态分析、有限元法、整机

0.引言

履带式伸缩臂起重机不仅拥有履带式底盘附着力大、转换方便、带载行走的

特点，还结合了伸缩臂架自由调节长度的优点，在当今施工领域具有广泛的应用

市场。为提高公司自主研发的ZTCC550履带式伸缩臂起重机的产品质量，提高产

品的安全性能，本文应用ABAQUS软件对起重机进行了计算模态分析，对比了有

吊载和无吊载情况下起重机整机模态，为起重机在极限工况下避免共振提供了帮助。

1. 有限元模型建立和简化

本文的研究对象为为我公司所设计的ZTCC550履带式伸缩臂起重机的整机模型，基本结构如图1所示[1]。

图1 ZTCC550起重机结构简图

起重机的最大额定载荷为55t，整车整备重量为63t；伸缩臂由5节臂组成，

为U型截面，全伸臂长40.3m；采用履带式底盘，履带架可自由展开，搭载自卸

式配重，可360回转。

本文主要分析最大起重量工况下的起重机模态：主臂全缩，吊臂仰角为74°，起吊载重为55吨。

为了得到更加准确的模态分析结果，对模型进行简化是一个重要环节[2]。本

文针对履带起重机的结构特点对其进行了模型简化：

①钢丝绳和吊钩省略，主臂上不受力的辅助件省略，3、4、5节臂受力等效

作用在各滑轮上；

②两组卷扬卷筒在安装位置（大致的几何中心，可选择卷筒轴线的中点）施

加刚性拉力（适当考虑钢丝绳质量）；

③所有原动／驱动部件总成均简化成集中质量，如发动机、油泵等。

④各液压缸简化成一维刚性单元或高刚度单向弹簧单元（据长度、等效截面积、推力确定刚度），两端由铰接或安装位置而定，等效质量在一维单元两端分

布施加；

⑤驾驶室、上下车配重装置简化成集中质量等效作用在铰接点处；

⑥控制系统、液压小元件及管路省略，小型小质量标准件省略；

⑦各焊接部位需要对焊缝进行处理，填平各坡口，保证焊接部位的连续性。

关键部位（主臂、回转台、底座、履带架等）需要增加角焊缝对连接部位进行强化。

本文为了对比在最大起重量工况下有吊载和无吊载的起重机模态，仅在臂架

头加载不同集中质量以示区别：对于无吊载的工况，臂头仅加载吊钩载荷1.1t；

对于有吊载的工况，臂头加载55t。

起重机优化后的整机模型如图2所示。

有限元分析实验报告

武汉理工大学学生实验报告书实验课程名称机械中的有限单元分析开课学院机电工程学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级机电研 1502班 2015—2016 学年第2学期

实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁，另一端悬空。工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷，分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变，其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。 1.1方形截面悬臂梁模型建立建模环境：DesignModeler 15.0。定义计算类型：选择为结构分析。定义材料属性：弹性模量为2.1Gpa，泊松比为0.3。建立悬臂式连接环模型。（1）绘制方形截面草图：在DesignModeler中定义XY平面为视图平面，并正视改平面，点击sketching下的矩形图标，在视图中绘制10mmX10mm的矩形。（2）拉伸：沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm，即可得到梁的三维模型，建模完毕，模型如下图1.1所示。图1.1 方形截面梁模型 1.2 定义单元类型：选用6面体20节点186号结构单元。网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析，划分网格如下图1.2所示：

图1.2 网格划分 1.21 定义边界条件并求解本次实验中，讲梁的左端固定，将载荷施加在右端，施以垂直向下的集中力，集中力的大小为30kN观察变形情况，再将力改为50kN，观察变形情况，给出应力应变云图，并分析。（1）给左端施加固定约束；（2）给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力； 1.22定义边界条件如图1.3所示：图1.3 定义边界条件 1.23 应力分布如下图1.4所示：定义完边界条件之后进行求解。

有限元模态分析报告实例

ANSYS模态分析实例 5.2ANSYS建模该课题研究的弹性联轴器造型如下图5.2：在ANSYS中建立模型，先通过建立如5.2所式二分之一的剖面图，通过绕中轴线旋转建立模拟模型如下图5.3

5.3单元选择和网格划分由于模型是三给实体模型，故考虑选择三维单元，模型中没有圆弧结构，用六面体单元划分网格不会产生不规则或者畸变的单元，使分析不能进行下去，所以采用六面体单元。经比较分析，决定采用六面体八结点单元SOLID185，用自由划分的方式划分模型实体。课题主要研究对象是联轴器中橡胶元件，在自由划分的时候，中间件2网格选择最小的网格，smart size设置为1，两端铁圈的smart size设置为6，网格划分后模型如图5.4。 5.4边界约束建立柱坐标系R-θ-Z，如5-5所示，R为径间，Z为轴向

选择联轴器两个铁圈的端面，对其面上的节点进行坐标变换，变换到如图5.5所示的柱坐标系，约束节点R，Z方向的自由度，即节点只能绕Z轴线转 5.5联轴器模态分析模态分析用于确定设计中的结构或者机器部件振动特性（固有频率和振型），也是瞬态变动力学分析和谐响应分析和谱分析的起点。在模态分析中要注意：ANSYS模态分析是线性分析，任何非线性因素都会被忽略。因此在设置中间件2的材料属性时，选用elastic材料。 5.5.1联轴器材料的设置材料参数设置如下表5-1：表5.1材料参数设置表5.1材料参数设置铁圈1 中间件2 铁圈3 泊松比0.3 0.4997 0.3 弹性模量Mpa 2E5 1.274E3 2E5 密度kg/m 7900 1000 7900 5.5.2联轴器振动特性的有限元计算结果及说明求解方法选择Damped方法，频率计算结果如表5-2，振型结果为图5.6：表5.2固有频率 SET TEME/FREQ LOAO STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 40.199 1 1 1 1 73.63 2 1 2 2 3 132.42 1 3 3 4 197.34 1 4 4

起重机伸缩臂的结构原理

起重机伸缩臂的结构原理起重机是利用吊臂顶端的滑轮组支承卷扬钢丝绳悬挂重物，利用吊臂的长度和倾角的变化改变起升高度和工作半径，汽车起重机的吊臂是起重机最重要的部分。虽然吊臂的作用都是悬挂和搬运物体，但是不同的吊臂结构和技术，使起重机的性能和效率有很大的不同。汽车起重机的吊臂一般包括主臂和副臂两部分。主吊臂主要有两种类型，一种是由型材和管材焊接而成的桁架结构吊臂，一种是有各种断面的箱型结构吊臂。随着汽车起重机的发展，现在大部分的汽车起重机主吊臂都是箱型结构，只有少部分是桁架结构。副臂的作用是，当主臂的高度不能满足需要时，可以在主臂的末端连接副臂，达到往高处提升物体的目的。副臂只能提升较轻的物体。副臂一般只有一节臂，也有两节以上的折叠式副臂或伸缩式副臂，其中以折叠式的桁架结构副臂最为常见。汽车起重机的吊臂伸缩形式有以下几种： 1、顺序伸缩机构–伸缩臂的各节臂以一定的先后次序逐节伸缩。 2、同步伸缩机构–伸缩臂的各节臂以相同的相对速度进行伸缩。 3、独立伸缩机构–各节臂能独立进行伸缩的机构。 4、组合伸缩机构–当伸缩臂超过三节时，可以同时采用上列的任意两种伸缩方式进行伸缩的机构。无销全液压伸缩机构的优点是臂长变化容易，工作臂长种类多，实用性很强。缺点是自重大，对整机稳定性的影响较大。无销全液压伸缩机构有不同的组合形式，可以是多液压缸加一级绳排，可以是单液压缸或多液压缸加两级绳排。多液压缸加一级绳排的特点是最末一节伸缩臂采用钢丝绳伸缩，其它伸缩臂采用多级缸或多个单级缸或多级缸和单级缸套用等方式直接用油缸伸缩。因而最末伸缩臂的截面变化较大，其它臂节截面的变化较小。 1.绳排系统绳排系统在中国已经应用的比较成熟，也是一种历史比较悠久的技术。此技术的优点是臂长变化容易、工作臂长种类多、可以带载伸缩、实用性很强，缺点是自重重、对整机稳定性的影响较大。现在在100吨以下的起重机上应用的比较广泛，其原理如图，就是简单的滑轮原理。对于四节臂以上起重臂的伸缩机构又分为以下两种：多缸或多级缸加一级绳排、单缸或多缸加两级绳排。DEMAG和TADANO部分产品采用第一种伸缩机构，这种伸缩机构的特点是最末一节伸缩臂采用钢丝绳伸缩，其它伸缩臂采用多级缸或多个单级缸或多级缸和单级缸套用等方式直接用液压缸伸缩。因而最末伸缩臂的截面变化较大，其它臂节截面的变化较小。在过去，徐重、浦沅、长起跟随LIEBHERR技术多年，普遍使用第二种伸缩机构，使用单缸或双缸加绳排实现四节或五节臂的伸缩。这种伸缩方式在国内最先进，但解决五节臂以上起重臂的伸缩难度很大。北起、泰起、锦重等厂家采用第一种伸缩机构（多个单级缸加一级绳排），但由于技术落后，第二缸、第三缸的进回油依靠软管卷筒输送。现在，大多数5节臂的起重机使用的是双缸双绳排的技术，一般为第2节臂独立伸缩，第3.4.5节臂同步伸缩；4节臂的一般单缸双绳排为2.3.4节同步伸缩。其局限性在于最末一、二节伸缩臂采用钢丝绳伸缩，其它伸缩臂用油缸伸缩，因而最末伸缩臂的截面变化较大，大大降低了起重机在大幅度下的起重性能；同时，对于大吨位的起重机，对钢丝绳的要求也非常高，符合要求钢丝绳非常难加工。虽然有些日本企业有将绳排技术发展到6节甚至更多，但是对于中大吨位起重机，一般企业还是优先考虑单缸插销技术。 2.单缸插销系统单缸插销式伸缩臂技术是典型的机、电、液一体化系统.以较典型的德国利勃海尔为例，作为伸缩臂伸缩的执行机构，主要由（见图）1．伸缩缸、2．拔销机构、3．缸销等组成，为保证伸缩臂伸缩过程的安全性、可靠性，该机构采用内置式互锁系统即在伸缩油缸上装的弹簧驱动缸销销定伸缩臂后，才机械释放该节臂和其他节臂的连接。该方式确保某一节伸缩臂和伸缩油缸互相锁定后才能释放该节臂和其它节臂的联接。利勃海尔将拔销装置置于伸缩机构上方，其优点是结构简单，自锁性强，便于实现；格鲁夫GROVE、德马格（DEMAG）、多田野（TADANO&FAUN）将拔销装置置于伸缩机构两侧，结构布置上比较困难，对加工、装配精度要求高，插拔销难度相对较大。缸销则都布置在伸缩机构的侧方。单缸伸缩机构要求动作灵活、可靠性高、响应速度快、互锁性好，否则，很难实现吊臂的可靠伸缩。此技术采用单缸、互锁的缸销和臂销、精确测长电子技术，优点是重量最轻，对整机稳定性的影响最小，但技术难度大、成本较高、臂长种类少、伸缩时间长、臂长变化时麻烦。现在，徐重和浦沅等国内企业也成功研制出了此项技术，采用的是和LIEBHERR相似的拔销装置置于伸缩机构上方的形式。由于此技术对于电液的要求较高，尤其是在自动伸缩的PLC控制和伸缩系统的液压回路的设计上，国内企业的技术还不是太成熟，可靠性还不是太高，还有较长的路去走。这里有个单缸插销系统的动画演示，是TADANO的，可以看一看,

起重机伸缩臂绳排伸缩原理

起重机伸缩臂绳排伸缩机构伸缩原理主臂的伸缩机构很多，可以从两种角度进行分类，即按驱动形式的不同，以及各节臂间的伸缩次序关系不同进行分类。按驱动形式的不同，可分为液压、液压—机械和人力三种。采用液压驱动时，执行元件选用液压油缸，利用缸体和活塞杆的相对运动推动，推动下节臂的伸缩，在设计三节臂伸缩机构时，为了减轻重量，还可以利用吊臂之间的伸缩比例，采用钢丝绳和滑轮组实现第三节臂的伸缩，以实现第三节臂的伸缩，这就形成了液压机械驱动。在某些情况下可以取消伸缩机构，代之采用人力驱动，或采用推杆和绳索的器件，而辅之以人工安装插销等方法伸缩吊臂，这就形成了人力驱动。这几种方法往往在小于等于三节臂的情况下使用。对于拥有三节或三节以上的吊臂来讲，各节臂的伸缩方式可以由不同的选择，但是，由前面提到的大致可以分为三类。（1）顺序伸缩：指吊臂在伸缩过程中，各节伸缩臂必须按一定先后顺序，完成伸缩动作。（2）同步伸缩：指吊臂在伸缩过程中，各节伸缩臂同时以相同的形成比例进行伸缩。（3）独立伸缩：指吊臂在伸缩过程中，各节臂均能独立进行伸缩。显然，独立伸缩构，同样也可以完成顺序伸缩或同步伸缩的动作。在现实中，三节伸缩臂或三节以上的伸缩机构，往往式上述几种伸缩机构的中和，而很少单独采用某一种伸缩机构。在三节伸缩臂时，基本上采用一个液压缸加一个滑轮组的同步伸缩机构。超过三节臂时，常用两个液压缸加一个滑轮组的伸缩机构，或采用三个液压缸的伸缩机构，五节臂时为两个液压缸加两个滑轮组，或最后一节的伸缩可用手动的或简单的插销式伸缩机构。本次设计的四节臂伸缩，采用后种方法过于落后，顾采用第一种方法。即，用一个液压缸加两个滑轮组的伸缩方式。传动方案如图3.1

ansys模态分析及详细过程

压电变换器的自振频率分析及详细过程 1.模态分析的定义及其应用模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。 ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。 2.模态分析操作过程一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。 (1).建模模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。 (2).施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND. 定义主自由度，仅缩减法使用。施加约束，Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-Structural-Displacement。求解，Main Menu-Solution-Solve-Current LS。 (3).扩展模态如果要在POSTI中观察结果，必须先扩展模态，即将振型写入结果文件。过程包括重新进入求解器、激话扩展处理及其选项、指定载荷步选项、扩展处理等。激活扩展处理及其选项，Main Menu-Solution-Load Step Opts-Expansionpass-Single Expand-Expand modes。指定载荷步选项。扩展处理，Main Menu-solution-Solve-Current LS。注意:扩展模态可以如前述办法单独进行，也可以在施加载荷和求解阶段同时进行。本例即采用了后面的方法 (4).查看结果模态分析的结果包括结构的频率、振型、相对应力和力等

履带伸缩臂吊车多少钱

履带伸缩臂吊车多少钱随着科技水平的发展，履带伸缩臂吊车生产厂家也是多种多样，不同的生产厂家具有不同的生产技术、不同的材质，使得产品的价格也参差不齐。小编建议选择性价比高的产品，而非仅仅价格便宜的产品。底盘是履带式底盘，上装是轮式伸缩臂起重机（吊车），这种新型起重机越来越受到国内吊装公司的青睐，它叫“伸缩臂履带起重

机”，90年代起源于欧洲，目的仅仅用于野外风电设别吊装，但随着技术的不断完善，应用范围越来越广，其无可比拟的优点越来越被人们所熟知而在国外迅速流行。这款起重机（吊车）目前在国外很流行，但在国内还基本处于空白。伸缩臂履带起重机作为特种起重机械，在山地、湿地、沼泽、沙漠、森林、油田、建筑工地、桥梁工地、公路铁路工地等作业场地松软、凹凸不平、空间狭窄的场合使用，也能用于常规吊装作业。而现在，在桥梁建设、工厂内作业、服务作业、输送机的组装和电力输送线的建设、机场、高速公路和铁路建设对伸缩臂履带起重机（吊车）的需求也在极速增长。伸缩臂履带起重机与轮式起重机比相较最大的优点是起重作业

时不用打支腿，不论什么地方作业，遇到反复移动机位的情况时，它可以带载行走，同时履带还能进行变轨，在狭窄的工况中都能游刃有余，大大节约时间，提高生产率。与履带起重机相比，它不必在工地上组装和架设臂架，同时吊臂根据施工需要可自由变化长度，安装方便快捷，便于运输，而且运输成本极低。河南斯派特机械设备有限公司创立于2015年，由德国HXC集团参与投资和研发，是一家集研发，生产，销售微型履带起重机于一体的专业性公司。SPT品牌充分注重产品的安全性，实用性,功能性。该公司系列产品SPT299，SPT499一经推出就受到了广大客户的一致好评。同类型的产品比质量，同质量的产品比价格，同样的价格比服务。河南斯派特机械设备有限公司为您提供出厂的价格，高质量的产品，让您买的放心、用的安心。

ansys齿轮模态分析

基于ANSYS 的齿轮模态分析齿轮传动是机械传动中最重要的传动部件，被广泛的应用在各个生产领域中，经常用在重要的场合；传动齿轮在工作过程中受到周期性载荷力的作用，有可能在标定转速内发生强烈的共振，动应力急剧增加，致使齿轮过早出现扭转疲劳和弯曲疲劳。静力学计算不能完全满足设计要求，因此有必要对齿轮进行模态分析，研究其振动特性，得到固有频率和主振型(自由振动特性)。同时，模态分析也是其它动力学分析如谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析的基础。本文运用UG 对齿轮建模并用有限元软件ANSYS 对齿轮进行模态分析，为齿轮动态设计提供了有效的方法。 1.模态分析简介由弹性力学有限元法，可得齿轮系统的运动微分方程为： []{}[]{}[]{}{()}M X C X K X F t ++= （1）式中，[]M ，[]C ，[]K 分别为齿轮质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，{}X 、{}X 、{}X 分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，12{}{,, ,}T n X x x x =；{()}F t 为齿轮所受外界激振力向量，{}12{()},,T n F t f f f =。若无外力作用，即{}{()}0F t =，则得到系统的自由振动方程。在求齿轮自由振动的频率和振型即求齿轮的固有频率和固有振型时，阻尼对它们影响不大，因此，可以作为无阻尼自由振动问题来处理 [2]。无阻尼项自由振动的运动方程为： []{}[]{}0M X K X += （2）如果令 {}{}sin()X t φωφ=+ 则有 2{}{}sin()X t ωφωφ=+ 代入运动方程，可得 2([][]){}0i i K M ωφ-= （3）式中i ω为第I 阶模态的固有频率，i φ为第I 阶振型，1,2, ,i n =。 2.齿轮建模在ANSYS 中直接建模有一定的难度，考虑到其与多数绘图软件具有良好的数据接口，可以方便的转化，而UG 软件以其参数化、全相关的特点在零件造型方面表现突出，可以通过参数控制模型尺寸的变化，因此本文采用通过UG 软件对齿轮进行参数化建模，保存为IGES 格式，然后将模型导入到ANSYS 软件中的方法。设有模数m=2.5mm ，齿数z=20，压力角β=20°，齿宽b=14mm ，孔径为￠20mm 的标准齿轮模型。如图1

机械零件有限元分析——实验报告

中南林业科技大学机械零件有限元分析实验报告专业：机械设计制造及其自动化年级： 2013级班级：机械一班姓名：杨政学号：20131461 I

一、实验目的通过实验了解和掌握机械零件有限元分析的基本步骤；掌握在ANSYS 系统环境下，有限元模型的几何建模、单元属性的设置、有限元网格的划分、约束与载荷的施加、问题的求解、后处理及各种察看分析结果的方法。体会有限元分析方法的强大功能及其在机械设计领域中的作用。二、实验内容实验内容分为两个部分：一个是受内压作用的球体的有限元建模与分析，可从中学习如何处理轴对称问题的有限元求解；第二个是轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理的综合练习，可以较全面地锻炼利用有限元分析软件对机械零件进行分析的能力。

实验一、受内压作用的球体的有限元建模与分析对一承受均匀内压的空心球体进行线性静力学分析，球体承受的内压为 1.0×108Pa ，空心球体的内径为 0.3m ，外径为 0.5m ，空心球体材料的属性：弹性模量 2.1×1011，泊松比 0.3。承受内压：1.0×108 Pa 受均匀内压的球体计算分析模型（截面图） 1、进入 ANSYS →change the working directory into yours →input jobname: Sphere 2、选择单元类型 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element Types window)→ Options… →select K3: Axisymmetric →OK →Close (the Element Type window) 3、定义材料参数 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3→ OK 4、生成几何模型生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input ：1(0.3，0)，2(0.5，0)，3(0，0.5)，4(0，0.3)→OK 生成球体截面 ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In ActiveCoord → 依次连接 1,2,3,4 点生成 4 条线→OK Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines →依次拾取四条线→OK ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian 5、网格划分 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →(Size Controls) lines: Set

有限元模态分析报告实例

ANSYS 模态分析实例 5.2ANSYS 建模该课题研究的弹性联轴器造型如下图 5.2 : 图勺2弹性联轴器 1-联接柴油机大铁圈；茁橡胶膜片；3-联接电动机小铁圈在ANSYS 中建立模型，先通过建立如 5.2所式二分之一的剖面图，通过绕中轴线旋转建立模拟模型如下图 5.3资料个人收集整理，勿做商业用途 _.:q: 4 1(. 片三 _」」_止

5.3单元选择和网格划分由于模型是三给实体模型，故考虑选择三维单元，模型中没有圆弧结构，用六面体单元划分网格不会产生不规则或者畸变的单元，使分析不能进行下去，所以采用六面体单元。经比较分析，决定采用六面体八结点单元SOLID185，用自由划分的方式划分模型实体。课题主要研究对象是联轴器中橡胶元件，在自由划分的时候，中间件2 网格选择最小的网格，smart size设置为1,两端铁圈的smart size设置为6,网格划分后模型如图5.4。资料个人收集整理，勿做商业用途 5.4边界约束建立柱坐标系R- &Z,如5-5所示，R为径间，Z为轴向

选择联轴器两个铁圈的端面，对其面上的节点进行坐标变换，变换到如图5.5所示的柱坐标系，约束节点R，Z方向的自由度，即节点只能绕Z轴线转资料个人收集整理，勿做商业用途 5.5联轴器模态分析模态分析用于确定设计中的结构或者机器部件振动特性（固有频率和振型），也是瞬态变动力学分析和谐响应分析和谱分析的起点。资料个人收集整理，勿做商业用途在模态分析中要注意：ANSYS模态分析是线性分析，任何非线性因素都会被忽略。因此在设置中间件2的材料属性时，选用elastic材料。资料个人收集整理，勿做商业用途 5.5.1联轴器材料的设置材料参数设置如下表5-1 : 表5.1材料参数设置表5.1材料参数设置 5.5.2联轴器振动特性的有限元计算结果及说明求解方法选择Damped方法，频率计算结果如表5-2，振型结果为图5.6：表5.2固有频率

伸缩臂式履带起重机抗倾覆稳定性研究

伸缩臂式履带起重机抗倾覆稳定性研究通过对伸缩臂式履带起重机的抗倾覆稳定性进行分析，得出试验前抗倾覆稳定性的校核计算方法，总结出整机抗倾覆稳定性试验方法，在实际生产中将校核计算结果和试验方法进行验证。标签：履带起重机；抗倾覆稳定性；载荷；试验方法伸缩臂式履带起重机（以下简称伸缩臂起重机）作为流动式起重机的一种，是将伸缩臂式汽车起重机的伸缩臂部分与桁架式履带起重机的履带式行走装置部分结合的产物，以其臂长转换快捷、可实现带载行走的优点被市场广泛认识并接受。伸缩臂起重机的抗倾覆稳定性是指起重机在自重和外载荷的作用下抵抗倾覆的能力，是影响起重机使用性能、保证安全使用的重要指标，也是保证伸缩臂起重机安全工作的充要条件之一。为确保伸缩臂起重机的安全使用，不仅需要在试验前通过校核计算确保其抗倾翻稳定性合格，同时也要在通过试验对其抗倾覆稳定性进行校核。 1 抗倾覆稳定性校核计算条件、试验条件及要求伸缩臂起重机抗倾覆稳定性校核计算、试验条件及要求如下：（1）起重机在整机指定位置处必须安装上设计规定的工作状态时的全部工作装置；（2）环境温度范围-20℃～+40℃，工作场地海拔高度不超过1000m；（3）抗倾覆稳定性试验时，风速不大于8.3m/s；（4）工作场地地面应水平、坚实、平整，地面倾斜度不大于1%，地面及支撑面的承载能力必须大于起重机工作时所产生的接地比压；（5）试验载荷应标定准确，垂直载荷相对标定值允差为±0.5%，水平载荷相对标准值允差为±1.5% 2 抗倾覆稳定性校核计算方法伸缩臂起重机再进行抗倾覆实验之前，为确保试验安全、有效的进行，需要对伸缩臂起重机起升性能表的额定载荷的抗倾覆能力进行校核计算。 2.1 抗倾覆稳定性条件

有限元实验报告模板

有限元实验报告 T1013-5 20100130508 蔡孟迪

ANSYS有限元上机报告（一）班级:T1013-5 学号:20100130508 姓名:蔡孟迪上机题目：图示折板上端固定，右侧受力F=1000N，该力均匀分布在边缘各节点上；板厚t=2mm 材料选用低碳钢，弹性模量E=210Gpa，μ=0.33. 一、有限元分析的目的： 1．利用ANSYS构造实体模型； 2．根据结构的特点及所受载荷的情况，确定所用单元类型；正确剖分网格并施加外界条件；3．绘制结构的应力和变形图，给出最大应力和变形的位置及大小；并确定折板角点Ａ处的应力和位移； 4．研究网格密度对Ａ处角点应力的影响； 5．若在Ａ处可用过渡圆角，研究Ａ处圆角半径对Ａ处角点应力的影响。二、有限元模型的特点： 1．结构类型本结构属于平面应力类型 2.单位制选择本作业选择N（牛），mm（毫米），MPa（兆帕）。 3.建模方法采用自左向右的实体建模方法。 4.定义单元属性及类型 1）材料属性：弹性模量：EX=2.10E5MPa, 泊松比：PRXY=0.33 2）单元类型：在Preferences选Structural，Preprocessor>ElemmentType>Add/Edit/Delete中定义单元类型为：Quad4 node 182，K3设置为：平面薄板问题（Plane strs w/thk） 3）实常数：薄板的厚度THK=2mm 5.划分网格在MeshTool下选set,然后设置SIZE Element edge length的值，再用Mesh进行网格划分。6.加载和约束过程：在薄板的最上端施加X、Y方向的固定铰链，在薄板的最右端施加1000N 的均匀布置的载荷。

模态分析有限元仿真分析学习心得

有限元仿真分析学习心得 1 有限元分析方法原理有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。有限元法是随着电子计算机发展而迅速发展起来的一种工程力学问题的数值求解方法。20世纪50年代初，它首先应用于连续体力学领域—飞机结构静、动态特性分析之中，用以求得结构的变形、应力、固有频率以及阵型。由于其方法的有效性，迅速被推广应用于机械结构分析中。随着电子计算机的发展，有限元法从固体力学领域扩展到流体力学、传热学、电磁学、生物工程学、声学等。随着计算机科学与应用技术的发展，有限元理论日益完善，随之涌现了一大批通用和专业的有限元计算软件。其中，通用有限元软件以ANSYS，MSC公司旗下系列软件为杰出代表，专业软件以ABAQUS、LS-DYNA、Fluent、ADAMS 为代表。 ANSYS作为最著名通用和有效的商用有限元软件之一，集机构、传热、流体、电磁、碰撞爆破分析于一体，具有强大的前后处理及计算分析能力，能够进行多场耦合，结构-热、流体-结构、电-磁场的耦合处理求解等。有限元分析一般由以下基本步骤组成： ①建立求解域，并将之离散化成有限个单元，即将问题分解成单元和节点； ②假定描述单元物理属性的形(shape)函数，即用一个近似的连续函数描述每个单元的解； ③建立单元刚度方程； ④组装单元，构造总刚度矩阵； ⑤应用边界条件和初值条件，施加载荷； ⑥求解线性或者非线性微分方程组得到节点值，如不同节点的位移； ⑦通过后处理获得最大应力、应变等信息。结构的离散化是有限元的基础。所谓离散化就是将分析的结构分割成为有限

汽车起重机伸缩臂系统综述

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论文论文题目：汽车起重机伸缩臂系统综述姓名学号学院班级专业

汽车起重机伸缩臂系统综述摘要：随着经济建设的迅速发展，我国的基础建设力度正逐渐加大，道路交通，机场，港口，水利水电，市政建设等基础设施的建设规模也越来越大，市场汽车起重机的需求也随之增加。汽车起重机为安装在标准式或特制汽车底盘上的起重设备。而臂架是起重机的主要承载构件。起重机通过臂架直接吊载，实现大的作业高度与幅度。臂架的强度决定了最大起重量时整机起重性能，其自重直接影响整机倾覆稳定性，因而臂架结构设计的优劣，将直接影响整机的性能，如整机重量、整机重心高度和整机稳定性等。所以要在保证臂架安全工作的条件下尽量减轻臂架的重量，这对提高整机质量和经济性具有很大的现实意义。针对徐工50t汽车起重机伸缩机构的分析和研究，从而改进汽车起重机的整机性能，降低成本，同时提高了起重机的作业能力及使用经济性。目前伸缩臂机构有两种形式，绳排系统和单缸插销式。绳排系统在中国已经应用的比较成熟，也是一种历史比较悠久的技术。此技术的优点是臂长变化容易、工作臂长种类多、可以带载伸缩、实用性很强，缺点是自重重、对整机稳定性的影响较大。关键词：伸缩臂；液压缸；臂架结构 Abstract：Boom is the main host of crane components. Directly through the jib crane hanging load, to achieve great height and range operations. Arm strength determines the maximum time from the weight lifting machine performance, its weight directly affect the machine overturning stability, structural design and therefore merits of boom, will directly affect the overall performance, such as the weight of the whole machine center of gravity height and machine stability. Thus, to ensure safe working conditions of boom to minimize the weight of boom, which improves overall quality and economy of great practical significance. Keywords：Telescopic boom; hydraulic cylinder; Structure of boom . 1.1QY40全液压起重机主要技术参数整机主要性能参数最大起重量*幅度 40t*3m 最大起升高度 46 m 滑轮组倍率 11 主臂长 11-33.5m（4节）主臂全程伸缩时间 162Sec 主臂变幅范围 -2-80degree 主臂变幅时间 60Sec 主卷扬单绳速度 0-110 m/min 副卷扬单绳速度 >40 m/min M最大起升力矩 1401 kN.m 最大回转速度 0-2.0 r/min 最高行驶速度 68 km/h

各种模态分析方法总结及比较

各种模态分析方法总结与比较一、模态分析模态分析是计算或试验分析固有频率、阻尼比和模态振型这些模态参数的过程。模态分析的理论经典定义：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模记分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。模态分析最终目标是在识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。二、各模态分析方法的总结

（一）单自由度法一般来说，一个系统的动态响应是它的若干阶模态振型的叠加。但是如果假定在给定的频带内只有一个模态是重要的，那么该模态的参数可以单独确定。以这个假定为根据的模态参数识别方法叫做单自由度(SDOF)法n1。在给定的频带范围内，结构的动态特性的时域表达表示近似为： ()[]}{}{T R R t r Q e t h r ψψλ= 2-1 而频域表示则近似为： ()[]}}{ {()[]2ωλωψψωLR UR j Q j h r t r r r -+-= 2-2 单自由度系统是一种很快速的方法，几乎不需要什么计算时间和计算机内存。这种单自由度的假定只有当系统的各阶模态能够很好解耦时才是正确的。然而实际情况通常并不是这样的，所以就需要用包含若干模态的模型对测得的数据进行近似，同时识别这些参数的模态，就是所谓的多自由度(MDOF)法。单自由度算法运算速度很快，几乎不需要什么计算和计算机内存，因此在当前小型二通道或四通道傅立叶分析仪中，都把这种方法做成内置选项。然而随着计算机的发展，内存不断扩大，计算速度越来越快，在大多数实际应用中，单自由度方法已经让位给更加复杂的多自由度方法。 1、峰值检测峰值检测是一种单自由度方法，它是频域中的模态模型为根据对系统极点进行局部估计(固有频率和阻尼)。峰值检测方法基于这样的事实：在固有频率附近，频响函数通过自己的极值，此时其实部为零(同相部分最

履带伸缩臂起重机有限元模态对比分析

履带伸缩臂起重机有限元模态对比分析摘要：针对履带式伸缩臂起重机，建立了整机三维模型，提出了模型简化方案。利用ABAQUS软件对起重机在额定工况下有吊载和无吊载的整机模型进行了模态分析，得出了10阶共振频率和振型。对两个模型的模态进行对比分析，得出了起重机起吊后的模态变化，为避免共振现象的发生提供了理论依据。关键词：履带式伸缩臂起重机、模态分析、有限元法、整机 0.引言履带式伸缩臂起重机不仅拥有履带式底盘附着力大、转换方便、带载行走的特点，还结合了伸缩臂架自由调节长度的优点，在当今施工领域具有广泛的应用市场。为提高公司自主研发的ZTCC550履带式伸缩臂起重机的产品质量，提高产品的安全性能，本文应用ABAQUS软件对起重机进行了计算模态分析，对比了有吊载和无吊载情况下起重机整机模态，为起重机在极限工况下避免共振提供了帮助。 1. 有限元模型建立和简化本文的研究对象为为我公司所设计的ZTCC550履带式伸缩臂起重机的整机模型，基本结构如图1所示[1]。图1 ZTCC550起重机结构简图起重机的最大额定载荷为55t，整车整备重量为63t；伸缩臂由5节臂组成，为U型截面，全伸臂长40.3m；采用履带式底盘，履带架可自由展开，搭载自卸式配重，可360回转。本文主要分析最大起重量工况下的起重机模态：主臂全缩，吊臂仰角为74°，起吊载重为55吨。为了得到更加准确的模态分析结果，对模型进行简化是一个重要环节[2]。本文针对履带起重机的结构特点对其进行了模型简化： ①钢丝绳和吊钩省略，主臂上不受力的辅助件省略，3、4、5节臂受力等效作用在各滑轮上； ②两组卷扬卷筒在安装位置（大致的几何中心，可选择卷筒轴线的中点）施加刚性拉力（适当考虑钢丝绳质量）； ③所有原动／驱动部件总成均简化成集中质量，如发动机、油泵等。 ④各液压缸简化成一维刚性单元或高刚度单向弹簧单元（据长度、等效截面积、推力确定刚度），两端由铰接或安装位置而定，等效质量在一维单元两端分布施加； ⑤驾驶室、上下车配重装置简化成集中质量等效作用在铰接点处； ⑥控制系统、液压小元件及管路省略，小型小质量标准件省略； ⑦各焊接部位需要对焊缝进行处理，填平各坡口，保证焊接部位的连续性。关键部位（主臂、回转台、底座、履带架等）需要增加角焊缝对连接部位进行强化。本文为了对比在最大起重量工况下有吊载和无吊载的起重机模态，仅在臂架头加载不同集中质量以示区别：对于无吊载的工况，臂头仅加载吊钩载荷1.1t；对于有吊载的工况，臂头加载55t。起重机优化后的整机模型如图2所示。

ANSYS模态分析实例

高速旋转轮盘模态分析在进行高速旋转机械的转子系统动力设计时，需要对转动部件进行模态分析，求解出其固有频率和相应的模态振型。通过合理的设计使其工作转速尽量远离转子系统的固有频率。而对于高速部件，工作时由于受到离心力的影响，其固有频率跟静止时相比会有一定的变化。为此，在进行模态分析时需要考虑离心力的影响。通过该实验掌握如何用ANSYS进行有预应力的结构的模态分析。一．问题描述本实验是对某高速旋转轮盘进行考虑离心载荷引起的预应力的模态分析，求解出该轮盘的前5阶固有频率及其对应的模态振型。轮盘截面形状如图所示，该轮盘安装在某转轴上以12000转/分的速度高速旋转。相关参数为：弹性模量EX＝2.1E5Mpa，泊松比PRXY＝0.3，密度DENS＝7.8E-9Tn/mm 3。 1-5关键点坐标： 1(-10, 150, 0) 2(-10, 140, 0) 3(-3, 140, 0) 4(-4, 55, 0) 5(-15, 40, 0) L=10+（学号×0.1） RS=5 二．分析具体步骤 1.定义工作名、工作标题、过滤参数 ①定义工作名：Utility menu > File > Jobname ②工作标题：Utility menu > File > Change Title（个人学号） 2.选择单元类型本实验将选用六面体结构实体单元来分析，但在建模过程中需要使用四边形平面单元，所有需要定义两种单元类型：PLANE42和SOLID45，具体操作如下： Main Menu >Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete

①“ Structural Solid”→“ Quad 4node 42” →Apply（添加PLANE42为1号单元） ②“ Structural Solid”→“ Quad 8node 45” →ok（添加六面体单元SOLID45为2号单元）在Element Types (单元类型定义)对话框的列表框中将会列出刚定义的两种单元类型：PLANE42、SOLID45，关闭Element Types (单元类型定义)对话框，完成单元类型的定义。 3.设置材料属性由于要进行的是考虑离心力引起的预应力作用下的轮盘的模态分析，材料的弹性模量EX 和密度DENS必须定义。 ①定义材料的弹性模量EX Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models> Structural > Linear > Elastic >Isotropic 弹性模量EX＝2.1E5 泊松比PRXY＝0.3 ②定义材料的密度DENS Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models>density DENS =7.8E-9 4.实体建模对于本实例的有限元模型，首先需要建立轮盘的截面几何模型，然后对其进行网格划分，最后通过截面的有限元网格扫描出整个轮盘的有限元模型。具体的操作过程如下。 ①创建关键点操作：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS 列出各点坐标值Utility menu >List > Keypoints >Coordinate only

有限元实验报告

一、实验目的通过上机对有限元法的基本原理和方法有一个更加直观、深入的理解；通过对本实验所用软件平台Ansys 的初步涉及，为将来在设计和研究中利用该类大型通用CAD/CAE 软件进行工程分析奠定初步基础。二、实验设备机械工程软件工具包Ansys 三、实验内容及要求 1) 简支梁如图3.1.1所示，截面为矩形，高度h=200mm ，长度L=1000mm ，厚度t=10mm 。上边承受均布载荷，集度q=1N/mm2，材料的E=206GPa ，μ=0.29。平面应力模型。 X 方向正应力的弹性力学理论解如下：图3.1.1 ①在Ansys 软件中用有限元法探索整个梁上x σ，y σ的分布规律。 ②计算下边中点正应力x σ的最大值；对单元网格逐步加密，把x σ的计算值与理论解对比，考察有限元解的收敛性。 ③针对上述力学模型，对比三节点三角形平面单元和4节点四边形平面等参元的求解精度。 2) 一个正方形板，边长L = 1000mm ，中心有一小孔，半径R = 100mm ，左右边受均布拉伸载荷，面力集度q = 25MPa ，如图 3.2.1所示。材料是 206E GPa =，0.3μ=，为平面应力模型。当边长L 为无限大时，x = 0截面上理论解为： ) 534()4 (6222 23-+-=h y h y q y x L h q x σ

)32(2|44 220r R r R q x x ++==σ 其中R 为圆孔半径，r 为截面上一点距圆心的距离。x = 0截面上孔边（R r =）应力q x 3=σ。所以理论应力集中系数为3.0。图3.2.1 用四边形单元分析x = 0截面上应力的分布规律和最大值，计算孔边应力集中系数，并与理论解对比。利用对称性条件，取板的四分之一进行有限元建模。 3) 如图3.3.1所示，一个外径为0.5m ，内径为0.2m ，高度为0.4m 的圆筒，圆筒的外壁施加100MPa 的压强，圆筒的内部约束全部的自由度，材料参数是密度。使用平面单元，依照轴对称的原理建模分析。 q