吊臂抗杆计算方法的优化
【完整版】吊梁的应力计算和优化设计
前言在一个现代化的企业中，CAD/CAM已经减少了不少设计者的负担，原来被视为CAD/CAM中配角的CAE(计算机辅助工程)已经不再是以前的可有可无了，现在已经是高品质设计中不可缺少的重要一环。
CAE不仅可以减少CAM中制造实体模型的次数，还可以帮助设计者在CAD中合理建构几何实体模型。
因此合理运用CAE可以缩短产品的开发时间，减少产品制造的成本。
这也从一个侧面说明，在整体效益上看，CAD/CAE/CAM已经是不可分割的了，并且向集成化的方向发展是一个必然趋势。
CAE可以使企业达到现代化的水准，即可以[1]：1、缩短设计所需的时间和降低设计成本。
2、在精确的分析结果下制造出品质优秀的产品。
3、对设计变更能快速做出反应。
4、能充分地与CAD集成并对不同类型的问题进行分析。
5、能准确地预测产品的性能。
目前在全球范围内的CAE软件产品是非常多的，如NASTRAN、PATRAN、COSMOS、ANSYS、ADINA、SAP、MARC、ASKA、RASNA、JIFEX(国产)等。
在本次设计中采用了PATRAN和NASTRAN 软件，通过本次设计充分了解了该两种软件，有助于以后的学习和工作，并在此设计阶段取得了可喜的成果。
吊梁作为常用的起重部件，在国民生产的各个行业被广泛应用，因此在其设计的好坏显得尤为重要。
以往的人工计算精度低，而且有时达不到应有的强度要求，在实际的生产中，不仅不能使轻巧灵便，而且常常发生不应有的事故。
设计中由于使用的是大型通用程序，在对实际的情况进行简化时，利用它提供的大型齐备的单元库和截面库，方便快捷的进行建模，利用ASSOCIATE代替焊接和受力传递，使之成为一个整体相互关联的组件，利用约束条件来代替梁的另一半对称部分。
在分析后期的数据处理阶段，又利用其方便的数据处理功能将数值大小转变成直观的变形图。
整个过程操作简便，结论可靠，体现出使用CAE计算机设计的绝对优势。
第一章有限元法简介§1.1 有限元法的基本概念及发展有限元法最初是在50年代作为处理固体力学问题的方法出现的，近三、四十年来随着计算机的发展而逐渐发展成为用于各种结构分析的数值计算方法。
基于影响矩阵法的多跨系杆拱桥吊杆张拉力计算与优化
基于影响矩阵法的多跨系杆拱桥吊杆张拉力计算与优化多跨系杆拱桥是一种结构复杂的桥梁形式，其中吊杆是连接两个跨中的重要构件。
合理的吊杆张拉力对于保证桥梁的稳定性和安全性至关重要。
本文将基于影响矩阵法来计算和优化多跨系杆拱桥吊杆的张拉力。
多跨系杆拱桥吊杆的计算和优化可以通过以下步骤进行：1.确定吊杆的位置和个数：在桥梁设计初期，需要确定吊杆的位置和个数。
一般来说，吊杆应该位于桥梁主梁下侧中跨的最低点，并且吊杆数量应满足结构的稳定性要求。
2.建立桥梁的有限元模型：利用桥梁设计软件或有限元分析软件，建立多跨系杆拱桥的有限元模型。
模型应该包括主梁、拱顶、拱腿、吊杆等构件，并考虑桥梁的几何形状、材料特性和荷载情况。
3.计算影响矩阵：将桥梁的有限元模型与吊杆进行耦合，得到吊杆受力的影响矩阵。
影响矩阵描述了吊杆张拉力对其他构件位移的影响程度。
4.进行张拉力计算：利用影响矩阵法，可以根据桥梁的初始位移和吊杆的初始张拉力，通过迭代计算的方法得到吊杆的最优张拉力。
计算过程中需要考虑桥梁的初始位移和吊杆的初始张拉力对合适的影响矩阵进行修正。
5.进行吊杆张拉力的优化：通过对吊杆张拉力的计算结果进行优化，可以调整吊杆的位置和数量，从而达到吊杆张拉力最小的效果。
优化过程可以采用数值优化算法，如遗传算法、粒子群算法等。
在进行吊杆张拉力计算和优化时首先，模型的准确性对计算结果和优化效果有重要影响。
应根据实际情况进行合理的简化和假设，提高计算效率和结果的准确性。
其次，吊杆张拉力的计算和优化应考虑桥梁的不同工况和荷载组合。
不同工况下，吊杆张拉力的大小和分布都会有所不同。
最后，吊杆的位置和数量也会对吊杆张拉力的计算和优化结果产生影响。
应根据桥梁的实际情况和设计要求，进行合理的吊杆位置和数量的确定。
综上所述，基于影响矩阵法的多跨系杆拱桥吊杆张拉力计算与优化是一项复杂的工作，需要综合考虑桥梁的几何形状、材料特性和荷载情况。
通过合理的模型建立和计算方法，可以得到吊杆的合理张拉力，保证桥梁的稳定性和安全性。
臂架式起重机吊重水平移动的优化设计
臂架式起重机吊重水平移动的优化设计臂架式起重机是一种常见的工业设备，它可以在不稳定的地形上进行起重操作。
通常，这种起重机通常由一组伸缩臂、一个吊钩和一个支架组成，它们能够在水平和垂直方向上进行移动。
然而，许多臂架式起重机在吊重水平移动时存在一些问题，例如摇摆、不平衡等。
因此，在本文中，我们将介绍如何优化臂架式起重机的吊重水平移动设计，以提高其稳定性和安全性。
首先，我们将探讨臂架式起重机的基本结构和工作原理。
通常，起重机的支架可以进行360度旋转，并配有液压吊杆和液压缸。
伸缩臂可以伸出5-30米，可以根据所需的高度进行调整。
借助支架和液压系统的辅助，起重机可以进行重量高达数吨的吊装工作。
然而，在移动过程中，臂架式起重机往往会出现摇摆，容易导致货物倾斜或不稳定地移动。
为了解决这个问题，我们可以采取一系列措施来优化臂架式起重机的吊重水平移动设计。
第一，我们可以使用软启动技术来控制起重机的水平运动。
这种技术可以缓慢地将起重机加速到运动速度，以避免起重机突然加速或停止，并在移动过程中减小摇晃和颠簸的可能性。
第二，我们可以加强起重机的平衡性和稳定性。
为了确保起重机在吊重度假正常，其支点和吊挂点应该在同一平面上，这可以通过使用高质量的弹簧和牵引器件来实现。
另外，控制吊钩上下移动的速度也很重要，应该采用精确控制技术，以防止起重机在移动过程中出现颠簸或晃动。
第三，我们可以对起重机进行定期维护和保养。
安全绳索、吊钩、液压缸和其他关键部件都应经常检查，以确保它们保持良好的工作状态。
在操作起重机之前，应先进行基础检查，避免因疏忽而发生事故。
总之，臂架式起重机是一种广泛使用的工业设备，对于许多行业来说都是不可或缺的。
然而，在吊重水平移动时，它们也往往存在一些问题。
我们可以采取软启动技术、加强平衡性和稳定性，以及定期维护和保养的方法来优化起重机的吊重水平移动设计，提高其稳定性和安全性。
塔式起重机静力学计算及臂架优化设计
工业设计2019年第1期中国机械MACHINE CHINA塔式起重机静力学计算及臂架优化设计杜国开（广州五羊建设机械有限公司 广东 广州 510520）0 引言随着建筑工程行业科学技术的发展，塔式起重机在建筑行业的应用也越来越广。
塔式起重机技术的飞速发展离不开对静态性分析的计算与臂架材料的分析设计。
在我国塔式起重机设计发展的初期阶段，经常会因为应用传统的静力计算与类比公式导致塔式起重机的振动效应过大、机械整体自重大等缺点。
这些缺点都严重地影响了塔式起重机在建筑工程作业中的使用。
为了改掉这些缺点，我国的一些大型塔式起重机制造单位，通过利用模态分析对传统起重机进行改进，使我国成为了拥有先进塔式起重机技术的出口大国。
1 模型的建立1.1 单元类型的选择ANSYS是一款有限元分析软件，其作用是能够为梁杆提供不同的单元模式，可以根据塔机的需求进行选择。
我国建筑行业中的塔机均是空间结构，而ANSYS分析软件属于三维结构，因此在对塔机进行分析的过程中，会比较全面。
BEAM188单元以 Timoshenko为基础，其数值需要根据函数进行计算，计算过程中也要考虑到剪力问题的影响，使塔机的功能需求能够被全面分析。
1.2 塔机的参数一般的塔机工作高度为45m，臂长为60m，起重量最多为6.5t，在该工程中，塔机整体材质为钢材，其硬度为235，密度为8100，泊松比为0.3，弹性系数为225。
塔机的参数是塔机设计的关键，在进行塔式起重机设计时，依据的标准就是塔机的参数，在塔机设计之前需要经过建模的分析，把塔机的参数输入进模型中，就可以得到塔机出厂后的最终结果。
1.3 模型的简化①在模型的简化中，起重臂是比较重要的模块，其采用了杠杆原理，链条是其主要的组成部分，在构建模型的过程中，应该根据实际的起重臂大小制定比例，然后在链条固定位置设定节点。
②模型的构建并不是简单的对原理进行模拟，还需要在形状、外观等方面使模拟的模型与真实的起重机一致。
基于有限元及一阶优化方法实现擦窗机吊臂优化
＝
其 中 为 材 料 的 屈 服 强 度 ； ∑ 为 结 构 自重 、额 定 载重 量 、风 载荷 共 同作 用 引起 的结 构 应 力 ，用
线 到配重 中心 的距 离 ）Ｚ、吊臂 长度 （ 柱 中心线 立
到 吊船 中心的距离 ） 、最大箱形截面的宽ｂ、最 厶
［ 收稿 日期 ］２ １ — ３ ２ ０２０— ２
［ 通讯地址 ］盛鹰 ，四川省成都市 高新区府城 大道 西段 ３９ ９
图１ ３ 种不同的箱形 吊臂型式
号７ 号楼 １ 单元１０ 室 ２１
进行设计计算 ，以确定合适 的吊臂几何尺寸 ，使吊
臂结 构满 足强度 和 刚度要 求 。
第二步 ：对不 同型式 的箱形 吊臂进行分 析 ， 确定 最 优 的 吊臂 型式 。３ 不 同 的箱 形 吊臂 型 式 如 种
图１ 所示
结构优化设计 的数学模型可以表示为
Ｄ ＝ ｉＦＸ｝ ： ｍ ｛（） ｎ
ｃ ３，
ｄ Ｑ ， ＝一 ， 。 一 Ｐ ‘ ‘＝一 （们ｇ Ｑ （ Ｑ （。 。 ‘ ） ） ）
对于其他任一步 （＞ ），利用Ｐ ｌ — ｉｉ ｅ ｊ０ ｏａ Ｒ ｂｅ ｋ ｒ 递归公式确定其收敛方 向，即
ｄ‘ 卜 ｄ ＝一 Ｑ ｑ） ‘ ‘， ＋０ １ 。 ’
解 。该结构不仅大大减少了吊臂的材料 ，而且提高了吊臂的强度。
［ 键词 ］ 窗机 ；变截 面箱 形 吊臂 ；有 限元 ；一 阶优 化方 法 关 擦 ［ 中图分类号 ］ Ｕ ７ ． Ｔ ９６ ２ ４ ［ 文献标识码 ］ Ｂ ［ 文献编号 ］１０ — ５Ｘ （ ０ ２ ０— ０ ３ ０ ０ １５４ ２ １ ） ７０ ９ —４
Ｃ Ｎ Ｔ Ｕ ＴＯ Ｃ ＩＥ Ｙ ２ １ ９３ Ｏ Ｓ Ｒ Ｃ ＩＮＭＡ ＨＮ Ｒ ０ ７ ２
塔吊套架抗杆计算方法
塔吊套架抗杆计算方法
1. 材料强度，首先需要确定抗杆所采用的材料，通常是钢材。
根据材料的弹性模量、屈服强度等参数，可以计算出抗杆在受力时的应力和变形情况。
2. 荷载计算，在塔吊套架设计中，需要考虑到塔吊在工作时所受到的静载荷和动载荷。
静载荷包括自重和吊钩下的荷载，动载荷则是由于吊重物体的运动而产生的荷载。
根据塔吊的工作条件和规格，可以计算出抗杆所受的最大荷载。
3. 结构稳定性，抗杆在承受荷载时需要保持结构的稳定性，因此需要进行稳定性分析。
这包括对抗杆的截面尺寸、长度、支撑方式等进行分析，以确保在荷载作用下不会发生屈曲或侧向失稳。
4. 构件连接，在抗杆的设计中，还需要考虑到与其他构件的连接方式。
连接的设计应保证抗杆与其他构件之间的传力和变形满足要求，同时要考虑连接的可靠性和施工方便性。
综上所述，塔吊套架抗杆计算涉及材料力学、结构稳定性、荷
载计算和构件连接等多个方面，需要综合考虑各种因素并进行详细的计算和分析，以确保塔吊套架的安全可靠性。
基于APDL的起重机桁架式吊臂优化设计
三一 吊臂总长度 ；
一
吊臂在 回转平面 内的临界力 ；
弦管总长度 、中间臂节 的主弦管总长度 、 吊臂根部 臂节 和 顶部臂节 的腹管总长度 以及 中间臂节 的腹管总长度 ； Ｐ一 代表材料 密度。
关键词 ： ＡＰ Ｄ Ｌ 桁 架式吊臂 整体稳定性 单 肢 稳 定性
随着工 程 建 设 发展 的 需要 ，起重 机 吊臂 向桁 架 式
２ 确定 约束条件
发展 ， 吊臂 设 计 是否 合 理 ，将 直 接 影响 到起 重机 的承 ２ ． １ 吊臂 结构 强 度 条件 ：
载 能力 ． 因此 ， 设 计 的 吊臂应 该具 有足够 的强 度、 刚度 和稳 定性 ，在 此 基础 上保 证 重量 最 轻 不仅可 以降 低成
目标函数 ￣ ｆ （ ｘ ） ＝ ｐ ｌ ｖ ［ （ ２ ｒ １ ｔ ｌ —ｆ 】 ） ＋ （ ２ ｒ １ ｔ ２ 一ｔ ２ ２ ） ｌ ２ ］
０． ９Ｐ
以此作为最大 吊重工 况时的约束条件。
式中 ： 吊重在 回转 平面内的横 向分力 ；
横 向力 矩 ；
其中 ： ， 一 分 别为主弦管和腹管外径 （ 半 径 ）； ， １ ’ ｔ ： ～ 分 别为吊臂根部 臂 节、 中间臂 节 以及顶部
新建 模 求 解 。若 求解 结 果符 合 所有 约束条 件 ，则此 优
最 终得 到最优解 。
在旋 转平面 内，吊臂 由于外力作用而产生的最大 挠
端 挠度 为 ：
ＴＬ３ Ｍ
，
化解为 最优 解 ； 否则 ，应该 重复 上 面的优化 求解过 程 ， 度在 吊臂顶端 ，此处 由横 向力 和力矩共 同作用 引起 的臂
汽车起重机吊臂优化设计及性能分析
(2)
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
11 4 农业工程学报 1996年
式中 x 1, x 2, x 3, x 4, x 5 ——吊臂截面长、宽、高、上下盖板及侧板厚度 (见图1) ; n —— 吊臂 节数。
3 吊臂优化设计
吊臂下盖板失稳原因是结构截面尺寸不合理, 因此, 要对吊臂进行优化设计。
3. 1 数学模型
3. 1. 1 目标函数
衡量截面参数的重要指标是其自身的质量, 以吊臂质量为目标函数, 有
n
n
∑ ∑ F (X ) = W i (X ) = Θ0 A i (X ) li
(1)
i= 1
i= 1
式中 W i (X ) ——第 i 节臂的可变质量; A i (X ) ——第 i 节臂的轴向截面面积; li ——第
第12卷 第3期 农 业 工 程 学 报 V o l. 12 N o. 3 1996年 9月 T ran saction s of the CSA E Sep t. 1996
汽车起重机吊臂优化设计及性能分析α α α
i 节臂的长度; n ——伸缩臂的节数; Θ0 ——材料的密度。
3. 1. 2 设计变量
根据使用要求及所选材料, 式 (1) 中 Θ0及 li 即可确定, 可变参数为各节臂的截面面积,
当截面结构选为矩形断面箱形结构时, 设计变量为
X = (x 1i x 2i … x 5i) ( i = 1, 2, …, n)
(7)
3. 2 优化设计程序实现
这里选用了复合形法[5]进行优化计算, 主要进行各种性能约束函数计算, 本文针对箱
吊车吊杆计算公式
吊车吊杆计算公式吊车是一种用来起重物体的机械设备，它通常由吊车本体和吊杆组成。
吊杆是连接吊钩和起重物体的重要部件，它承受着起重物体的重量，并通过吊车的起重机构将其提升或移动。
在使用吊车进行起重作业时，需要根据起重物体的重量和吊杆的长度来计算吊杆的承载能力，以确保吊杆不会超载而导致事故发生。
因此，吊车吊杆计算公式是非常重要的，它可以帮助工程师和操作人员准确地确定吊杆的承载能力，从而保障起重作业的安全性。
吊杆的承载能力取决于吊杆的材质、截面形状、长度和工作环境等因素。
一般来说，吊杆的承载能力可以通过以下公式来计算：P = S ×σ。
其中，P表示吊杆的承载能力，单位为牛顿（N）或千克（kg）；S表示吊杆的截面积，单位为平方米（m²）；σ表示吊杆的材料抗拉强度，单位为帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。
在实际工程中，吊杆的截面积可以通过以下公式来计算：S = π× (d/2)²。
其中，π表示圆周率，取值约为3.14；d表示吊杆的直径，单位为米（m）。
如果吊杆的截面形状不是圆形，可以根据实际情况采用相应的公式来计算其截面积。
吊杆的材料抗拉强度可以通过实验室测试或查阅相关资料来获取。
一般来说，不同材料的吊杆具有不同的抗拉强度，常见的吊杆材料包括碳钢、合金钢和不锈钢等。
在进行吊杆承载能力计算时，需要根据实际情况选择相应的材料抗拉强度值。
除了上述的计算公式外，还需要考虑吊杆的长度对其承载能力的影响。
一般来说，吊杆的承载能力随着长度的增加而减小，这是因为长吊杆在承载重物时容易发生弯曲变形，从而降低了其承载能力。
因此，在实际工程中，需要根据吊杆的长度对其承载能力进行修正，以确保计算结果的准确性。
在进行吊车吊杆计算时，还需要考虑工作环境对吊杆的影响。
例如，在高温、低温或腐蚀性环境中工作时，吊杆的材料抗拉强度可能会受到影响，需要进行修正计算。
此外，还需要考虑起重物体的重心位置、吊钩的安全系数等因素，以确保起重作业的安全性。
塔式起重机臂架优化设计
塔式起重机臂架优化设计摘要：塔式起重机在工业和建筑领域得到广泛应用，已经成为建筑行业的重要施工设备。
目前产品向极大化发展，特别是大型结构件的优化设计，如何从优化和分析出发，建立系统模型，确定基本性能和结构参数，为后续设计提供科学依据，显得非常重要。
本文首先介绍了平头塔式起重机的特点，分析了平头塔式起重机臂架参数化问题，并结合相关实践经验，分别从ANSYS优化方法的运用等多个角度方面，探讨了平头塔式起重机臂结构的优化设计，望对相关设计实践形成借鉴价值。
关键词：平头塔式起重机；臂架参数化；优化设计；方法策略引言塔机在实际工作中很少受到纯静态载荷，在多数工况中，塔机受静态、动态载荷的组合形式，某些载荷的数值、位置或方向随时间变化，对塔式起重机进行动态分析，探索并掌握其在动载荷作用下位移及应力随时间变化的情况，更接近于实际工况，具有重要意义。
随着平头塔式起重机应用强度的提高，其臂架参数化及优化设计工作迎来挑战，如何有效运用科学合理的参数化设计方法，全面优化提升其整体设计实效，更好地发挥其在实际应用过程的综合效益，备受业内关注。
本文就此展开了探讨。
1.平头塔式起重机的特点分析在现代建筑工程领域，平头塔式起重机的应用价值更加突出，开始成为建筑施工过程中的重要起重设备。
在结构特点方面，平头塔式起重机主要表现为没有塔头和拉杆，且在荷载受力方面存在显著差异性，其起重臂连接构造相对简单，由此所形成的力学模型相对单一，在实践中具有较高的安装拆卸效率。
平头塔式起重机的整体安装高度较低，无须对过多安装部件形成过度依赖，适合群塔交叉作业，受周边环境限制条件的影响相对淡化，具有较高的空间利用率。
由于平头塔式起重机可在空中运节拆装，其整个安装、拆卸和转场等环节变得更加高效有序、快捷方便，且在极大程度上降低了安装拆装费用，具有一定经济性特点。
同时，平头塔式起重机吊臂钢结构往往具有较长的使用年限，吊载重物时屈曲变形较小，不受交变应力的外来影响，大大提高了其运行过程的安全性和灵活性。
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吊臂抗杆计算方法的优化
【摘要】本文介绍了现阶段采用的几种吊臂抗杆计算方法，通过比较这几种方法的优缺点给出最优的吊臂抗杆计算办法。
【关键词】吊臂抗杆计算方法
1 前言
为保证设备安全顺利的吊装就位，吊装前需要对吊臂抗杆与否进行计算。
吊臂抗杆计算是根据吊车和设备的实际外形尺寸核算设备就位瞬间吊臂、设备及吊钩间的水平净距。
吊臂净距包括：吊臂与设备间的水平净距不宜小于200mm，吊钩滑车与设备及吊臂间的水平净距不宜小于100mm。
2 几种吊臂抗杆计算方法介绍
2.1 利用吊装载荷曲线图
利用随吊车的吊装载荷曲线图如图2-1所示。
在图上画线进行吊臂抗杆计算。
根据吊车工作半径、吊臂长度、设备参数及吊装高度画线确定吊臂净距。
2.2 利用吊车自带的模拟计算软件
如图2-1所示为LTM1400/1型400T汽车吊力控模拟系统。
利用随吊车自带的模拟软件进行计算。
根据吊车工作半径、吊臂长度、设备参数及吊装高度通过操作软件查看相应的数据确定吊臂净距。
2.3 CAD绘图法进行抗杆计算
使用CAD按照1：1比例进行绘图，如图2-3所示吊装立面图。
画出吊车的模型、设备就位情况、设备吊装时立面模型图。
在抗杆高度处标注出抗杆距离。
2.4 建立吊装模型计算
建立如图2-4所示的吊装计算模型图，进行计算。
在图2-4中已知吊车参数：吊臂长度L、定滑轮偏心距E1、吊臂支撑轴偏心距E2、计算半径R、相当高度H。
求任意位置x处吊臂高度Hx及计算净距C。
根据图中已知的参数利用三角函数知识通过角度α、β、γ中间变量就可以得出任意位置处吊臂高度Hx及计算净距C。
3 几种方法的比较
利用吊车载荷曲线图进行计算，直观明了、易学简单、易于推广但是计算精度低只能进行粗略的计算，画线位置不能精确控制，容易出错。
利用吊车自带的模拟计算软件进行计算，计算精度高、吊装参数不仅包括吊臂净距还有吊装重量，吊车工况等信息但不带模拟软件的吊车无法进行计算。
CAD绘图法进行抗杆计算，由于采用1：1比例作图计算精度高、适用范围广能够对所有的吊车吊装进行计算但工作量大，在吊车频繁移动时每次都要进行画图计算。
建立吊装模型计算：计算精度高、适用范围广能够对所有的吊车吊装进行计算并且工作量较小。
4 结语
综合以上4种方法，工程实际中采用建立吊装模型计算的方法较好。
为了克服此方法手工计算我公司自行开发了计算软件，如图4-1、4-2所示，选择吊车型号工况再输入相应的数据点击确定就可以得到计算结果。
经过实际应用图2-4计算模型计算吊臂抗杆的方法高效、准确满足工程实际要求。
参考文献：
[1]大型设备吊装施工工艺标准.SH/T3515-2003.
[2]石油化工工程起重施工规范.SH/T3536-2002.。