基于ANSYS的QTZ63C塔式起重机结构分析

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基于ANSYS的塔式起重机结构有限元分析计算

基于ANSYS的塔式起重机结构有限元分析计算
1 . 2 模 型 的 简化 处 理
结 构 的计算 模型 既 要控 制 规 模 、 又 要 能 保 证计 算 结果 的精度 , 使分 析计算 在 有限 的条件 下更 快 、 更 好地 完成 , 为此在 建立 该 型塔 机 的 有 限元 模 型 时 做 了一 些 简化 处 理 : ① 将 司机室 等 对 分 析计 算 结 果 影 响较 小 的 结构 采 取忽 略处理 ; ②把 吊重 和 吊钩 、 变幅小 车 的质量 并 看作 起升 载荷 。 1 . 3 建立计 算模 型 本 塔式起 重 机 所 用 材料 的 弹性 模 量 为 2 l O G P a 、 泊松 比为 0 . 3 、 密 度为 7 8 0 0 k g / m。 。采 用 编 制 AN — S YS命令 流的方 式 建 立 了 如 图 1所 示 的 塔 式 起 重 机 有 限元计 算模 型 , 其 节点 数 为 3 5 7 、 单元 数 为 5 3 7 。 2 边界 条件 的处理 2 . 1 载 荷 本 次 设计 塔机所 受载 荷 只考 虑起 升载 荷 与 自重 载
图 2 塔 式 起 重 机 应 力 云 图
3 . 2 强 度 校 核
为使塔 式起重 机 安 全工 作 , 其 构 件应 满 足 强 度 条 件:
≤[ ] 。 、 其中 : 为相 当应力 . [ ] 为材料 的许用 应力 。 ( 下 转第 6 2页 )
收 稿 日期 :2 0 t 3 — 0 3 — 2 1 ;修 网 日期 :2 0 1 3 — 0 4 — 1 5
1 . 1 单 元 类 型 的 选 择
荷, 此 处通 过集 中 力 方式 施 加 起 升 载 荷 , 而 由材 料 密 度、 重力 加速 度与 质量单元 施加 自重 载荷 。
2 . 2 约 束

基于ANSYS的塔式起重机结构动态分析

基于ANSYS的塔式起重机结构动态分析

0 引 言
塔式 起 重机 ( 以下 简称 塔 机 )作 为 现代 施 工 中 的关 键起 重设 备 ,随着 高层 建筑 的增 加 ,其 满 载率 加大 ,满 载起 升及 变 幅等 对结 构 产生 动态 冲 击 .在塔 机 结构 的设
计 和分 析 中 ,动 态特 性 已成 为不 可 忽视 的一 个 因素 。因 此 ,本 文 基 于 A S S建立 塔 机 有 限元 模 型 。从 起 升动 NY
H Cl
1 x .】 【
1 0 02 ( - . . + . % 02) 0
HC 2
HC 3
15 . O
11 . O
1 5 04 (r02 . + . v .) 0
11 + . (rO2 .0 06 v . )
1 . 6
1 . 9
注 :①Hc 广HC 是根据塔机的用途和动 态特性划分的起升等级 ,
重量一起处理为起升载荷 ; 塔身底部结构 刚度很大 , ②
又与 地基 用地 脚 螺栓 相 连 ,约束处 理 为 固定支 座 :起 重 臂 根 部通 过销 轴 与塔 机 回转 节相 连 ,在臂 架起 升 平 面可
认 为 是 固定 铰支 座 :起 重臂 两根 拉杆 上 吊点 按 固定 铰支
载 荷 和 振 动 角 度 分 析 塔 机 在 典 型 工 况 下 的 结 构 动 态 响 应 ,获得 塔机 结 构在 不 同工 况下 振 动模 态及 瞬态 动 力学 结构 应力 ,对 计算 结 果进 行 了相 应 的动 载 系数 计算 ,同
时动 载荷的 影响, 不能准确 但
ot ecn f wrr e 0

反映动载荷变化情况 。本文利用 A S S计算该塔机在 1 NY
三种典 型工 况 下 的起重 臂端 点 处 的动载 时最 大 的位 移和 -

基于Ansys_的塔式起重机地震反应谱分析

基于Ansys_的塔式起重机地震反应谱分析

基于Ansys的塔式起重机地震反应谱分析秦仙蓉 赵俊陆 王玉龙 张 氢 孙远韬同济大学机械与能源工程学院 上海 201804摘 要:塔式起重机在工程建造中发挥着重要作用,但因其具有高耸大跨度的细长结构,在地震的作用下可能造成结构损伤或破坏,有必要在设计阶段即对塔式起重机进行地震反应谱分析。

文中标定了利用Ansys平台进行反应谱分析的基本流程,构建了1个单自由度和1个二自由度系统,分别利用理论计算和Ansys数值模拟完成了这2个系统的地震反应谱分析,并分析对比这2种方法所得结果,实现了对Ansys分析流程的标定。

另外,根据经过理论标定的分析流程,对某型塔式起重机进行了反应谱分析,分别在平行、垂直于该塔式起重机模型臂架的方向施加地震加速度谱,合并生成各阶模态结果,可知模型垂直于臂架方向具有更强抗震性能。

关键词:塔式起重机;反应谱;结构;有限元;地震响应;分析中图分类号:TH213.3 文献标识码:A 文章编号:1001-0785(2023)15-0018-05Abstract: Tower crane plays an important role in engineering construction. However, due to large span, it may suffer structural damage or destruction in case of an earthquake. Therefore, it is necessary to analyze the seismic response spectrum of tower crane in the design stage. In this paper, the authors calibrated the basic process of response spectrum analysis through Ansys platform, constructed a single-degree-of-freedom system and a two-degree-of-freedom system, and analyzed the seismic response spectrum of these two systems by theoretical calculation and Ansys numerical simulation respectively, and compared the results, thus realizing the calibration of Ansys analysis process. In addition, according to the theoretically calibrated analysis process, the response spectrum of a tower crane was analyzed, and the seismic acceleration spectra were applied in the directions parallel to and perpendicular to the boom of the tower crane model, and the modal results of each order were generated. The results show that the seismic performance perpendicular to the boom direction is better. Keywords:tower crane; response spectrum; structure; finite element method; seismic response; analysis0 引言地震反应谱分析由美国学者Biot M A在20世纪40年代提出的[1],描述了不同自振频率的弹性单自由度系统中相同阻尼比在地震激励下产生的最大响应与自振周期的关系[2],广泛应用于结构抗震设计过程中。

基于ANSYS的塔式起重机结构稳定性分析

基于ANSYS的塔式起重机结构稳定性分析
1 2 单 元选 择 .
材料弹性范 围内,且对 一般 中小 型塔 机 的结构分 析不必考虑非线性 因素,因此本文 只讨 论在常 温
线 性条 件下塔 机结 构稳 定性 分 析 。 为了 建 模 更 加 合 理 ,应 考 虑 如 下 基 本 原 则 : () 模 型 能 全 面 、 准 确 地 反 映 塔 机 结 构 特 点 ; 1 ()模 型受 力 应 与 塔 机 在 工 作 时 外 载 荷 作 用 下 相 2 同 ; ( )模 型 的边 界条 件 处 理 应 与塔 机 实 际 工 作 3
平面认 为 是 固定铰 支座 。 ( )塔 机 附件 简化 。 3
性分析 和 稳 定 性 验 算 已经 成 为 结 构 设 计 中必 须 考 虑 的关 键 性 问 题 ,而 目前 对 塔 机 结 构 稳 定 性 的校 核 主要 还 局 限于 手 工 计 算 ,且 G / 3 5— 19 B T17 2 92
[ 图分 类 号]T 1. 中 H233
[ 文献标 识码 ]B
[ 文章编 号 ]10—5X(0 7 1-060 0 154 20 )107—3
The sa iiy a l ss o h o r c a e b s d o t b lt na y i ft e t we r n a e n ANS YS
Z HE -J , X E Z eg y,Z NG Xi a jn I h n —i HANG Gu -h n oz o g
随着塔式起重机 ( 以下 简 称 塔 机 )技 术 的 进 步 ,塔 机 正不 断 向 大 型 化 方 向 发 展 ,随 之 而 来 的
结构稳 定 性 问题 也 越 来 越 重 要 ,塔 机 结 构 的稳 定
《 塔式起重 机设 计规范 》并 没有 给 出足够 的说 明。

基于ANSYS的塔式起重机结构分析

基于ANSYS的塔式起重机结构分析

基于ANSYS的塔式起重机结构分析符国炎【摘要】以QTZ6012塔式起重机为例探索建立一种基于ANSYS的建模分析(塔式起重机结构分析的简化、单元选择、建立模型、载荷情况、设计工况计算、结果与分析)的研究方法,以达到从设计阶段找出塔机工作状态的危险部位及应力水平的目的,从而为塔式起重机的设计计算、检验检测和安全评估提供可靠数据和方法.【期刊名称】《建筑机械(上半月)》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】3页(P135-137)【关键词】塔式起重机;结构分析【作者】符国炎【作者单位】广东省建筑科学研究院集团股份有限公司,广东广州510500【正文语种】中文【中图分类】TH2121.1 模型简化由于回转支承结构等实体部件相对塔式起重机整体结构而言几何尺寸较小,而刚度较大、质量较为集中,当对塔机结构进行整体分析时,可以将回转支承结构等实体部件采用梁杆单元进行等效,使塔机的整体分析中只包含梁单元,避免了具有不同结点自由度的梁单元和板壳单元的联接问题。

另外,一般塔机都具有几百甚至几千根杆件,其输入数据文件已经很大,如果再同时分析回转机构的板壳结构,更将大大增大数据文件,甚至超出了计算机的工作能力。

在作完整体分析之后,再将整体分析中得到的等效单元的结点力作为外载荷,采用板壳单元单独分析回转机构。

根据设计规范的规定,塔机必须工作在材料弹性范围内,且对一般的中小型塔机的分析不必考虑非线性因素,因此QTZ6012塔机只讨论线性分析。

(1)塔身、起重臂主弦杆和腹杆的每个连接点根据实际尺寸建立节点,每节塔身、起重臂的连接点也建立节点。

(2)塔机模型应与实际形状保持几何上的相同,对研究问题影响不大的局部结构适当简化。

(3)模型的边界约束条件应与塔机实际工作时保持一致。

塔身底部结构刚度很大,又与地基用地脚螺栓相连,则认为在底部能承受弯矩,假定它是固接支座,约束线位移UX=0、Uy=0、Uz=0;角位移R0TX=0、R0Ty=0、R0Tz=0;平衡臂、起重臂、塔帽与塔身连接节点约束线位移UX=0、Uy=0、Uz=0;角位移R0Ty=0、R0Tz=0;平衡臂拉索、起重臂拉索与平衡臂、起重臂、塔帽连接节点约束线位移UX=0、Uy=0、Uz=0;角位移R0Ty=0、R0Tz=0。

基于ANSYS的塔式起重机臂架有限元参数化建模与分析

基于ANSYS的塔式起重机臂架有限元参数化建模与分析

1
参数化
在进行系列产品设计 中, 由于其 结构形式 相
同, 而结构尺寸不同 , 如果逐个进行建模分析, 需 要花费大量的人力 和物力资源 , 造成设计周 期延 长。将参数化的思想引进到有限元的分析过程中 , 可以减少系列产品有限元分析的工作量 , 缩短设计 周期 , 提高设计效率。 参数化的概念涵盖很广, 通常指的是参数化的 造型 , 它是一种重要的几何参数快速构造和修改几 何模型的造型方法。参数化设计是实现设计自动化 的主要手段之一。参数化建模用于基本结构形状相 同但具体模型形状有较小变动的系列产品的设计。 根据如何得到参数值 , 可以将常见的参数化方法分 起重运输机械 2006 ( 9)
为如下几种 : 代数法、人工智能法、直接操作法和 语言描叙法。本文中有限元参数化模型的建立采用 的就是 ANSYS 的 APDL 语言描述法。
2
臂架结构参数化建模分析算例
采用交互式建立塔机的有限元模型, 建模的工
作量将十分巨大, 而且当臂架结构发生变化时 , 需 要重新建立模型。如果把结构模型都以参数化技术 进行有限元建模, 当需要新产品结构设计时, 只需 要输入必要的、合理的参数值, 即可自动建模。考 虑到塔机结构主要以型钢焊接结构为主, 结构具有 相似性, 为进行参数化建模分析提供了必要条件。 可以采用 VB、VC 等程序设计语言编制程序 , 用户 只要输入建立塔机结构所需的一些必要参数, 就可 以输出 ANSYS 参数化建模分析所需的参数化文件, 自动建立塔机有限元分析模型, 这样就可以减小模 型建立需要 的时间, 提 高工作效 率。利用 ANSYS 进行结构参数化建模与分析的基本流程见图 1。 2 1 臂架结构相关参数确定 塔机臂架形式多种多样 , 这里以最常见的正三 角形截面双吊点吊臂为例进行说明。要构建臂架的 有限元参数化模型 , 首先要确定与臂架相关的结构 参数, 主要包括以下数据: ( 1) 基本数据: 包括起 重量、小车轮距、臂架段数、臂架根部到回转中心 距离、小车及吊钩质量等。 ( 2) 臂架的基本数据: 包括臂架高 度、宽度、臂架 段数、每段长 度、节 11

基于ANSYS的塔式起重机塔身的静力学分析

基于ANSYS的塔式起重机塔身的静力学分析

基于ANSYS的塔式起重机塔身的静力学分析摘要:本文基于ANSYS软件,结合塔式起重机的结构特点和工作情况,对起重机塔身进行静力学分析。

针对塔式起重机塔身进行了应力和变形仿真计算分析,包括对塔身进行网格划分、施加载荷、固定约束和求解分析等。

结果表明,塔式起重机塔身结构符合要求。

关键词:ANSYS;塔式起重机;有限元分析;应力0引言随着国家现代化建设进程不断加快,对塔式起重运输机械的需求量也越来越大。

塔式起重机在多数情况下都是满载重载工作,各结构都承受较大的应力,因此对起重机在工作过程中的安全性能有很高的要求。

目前,对塔式起重机的安全性研究就是要在保证其施工效率的基础上最大程度地降低其发生安全事故的可能性,对塔式起重机的安全性分析主要可考虑以下两个方面塔式起重机自身的设计和操作人员的操作技术。

其中对起重机自身的设计有严格的要求。

随着科学技术和计算机技术的快速发展,使得ANSYS等仿真分析软件在机械领域广泛运用。

采用有限元分析的方法对塔式起重机进行仿真分析,可为实现产品轻量化提供参考。

本文以塔式起重机塔身为研究对象,运用ANSYS软件对塔式起重机塔身进行应力和变形仿真计算分析,通过ANSYS软件实现网格划分、施加载荷、固定约束和求解分析等过程,得到了塔式起重机塔身结构的应力应变图,最后分析塔身结构是否符合要求。

1建立有限元模型1.1有限元模型该模型运用SolidWorks建模软件建立,在建模过程中,将根据QTZ63塔式起重机塔身的实际结构特点,对其有限元模型做适当的简化,如忽略焊缝对塔机的影响,轴销连接均按固定连接对待等。

把建立的模型导入到ANSYS Workbench 中。

有限元模型如图1所示。

塔机塔身材料为Q235,其材料物理性能参数如表1所示。

表1 材料物理性能参数材料密度弹性模量泊松比Q 2357.8520.25图1 塔机塔身有限元模型1.2网格划分进入Mesh划分网格,选择所有实体,然后在Element Size中输入网格尺寸为500mm。

QTZ63C塔式起重机简介

QTZ63C塔式起重机简介

QTZ63C塔式起重机QTZ63C塔式起重机是满足GB/T9462<<塔式起重机技术条件>>和GB5144<<塔式起重机安全规程>>等标准设计的加强型塔式起重机,额定起重力矩63t·m ,最大起重量为6吨,有TC5610、TC5013、TC4516等类型。

该机起升机构变极调速,回转机构为变频调速机构,变幅机构行星齿减速机内置卷筒,电控系统采用进口元件,安全保护装置为机械式或机电一体化产品,齐全可靠,该机具有固定、行走、附着、内爬等工作型式,可满足城市中高层建筑、工业厂房、电站水坝、桥梁等各种建筑施工的需要。

QTZ63C(5211)技术参数【起升机构】:起升机构(1560Kg)采用YZTDF225L2-4/8/32型三速电机,由电机通过齿形联轴节带动减速箱,再驱动卷筒。

使起升获得三种不同的起升速度,启制动平稳,冲击小。

当采用2绳时速度可达80m/min、40m/min、1 0m/min,采用4绳时可达40m/min、20m/min、5m/min。

在减速箱输入轴端装有液压推杆制动器(YWZ3-315/45)(见图4-13)。

在卷筒一侧装有高度限位器,高度限位器可根据所需高度进行调整,控制可靠、操纵简单、维修方便。

【回转机构】:回转机构是为塔机上部回转提供动力的传动装置,该装置由尾部带制动器的力矩电机、行星减速器、小齿轮、回转限位器等组成;安装在上支座上,其小齿轮与回转支承的大齿圈啮合。

减速器输入端带有一个常开状态的盘式制动器;可用于塔机顶升以及固定点作业时起重臂制动定位。

回转限位器用于控制塔机在某一个方向只能回转540°,以防扭断电缆。

【变幅机构】:变幅机构(320Kg)采用双速电机YDEJ132-4/8-3.3/2.2驱动,经由行星减速器带动卷筒,通过钢丝绳使载重小车获得23/46m/min两种速度在起重臂架上来回高速运行。

电机尾部带有一盘式制动器,当小车电机断电时延时制动。

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2 QT Z 6 3 C 塔式起 重机 结构 设计
Q T Z 6 3 C塔式起 重机是 满足 G B / T 5 0 3 1《 塔 式起重 机》 和
t l 册 l 6 7 8 \


G B 5 1 4 4 , 《 塔式起 重机 安全规程》 等标准设计 的加 强型塔式起
重机 , 额定 起重力矩 6 3 t ・ m , 最大 起重量 为 6 t , 有T C 5 2 1 1 等
n i t e e l e m e n t t h e o r y , A N S Y S i f n i t e e l e m e n t a n a l y s i s s o f t w a r e , Q T Z 6 3 C t o w e r c r a n e s t e e l s t uc r t u r e a n d s t a b i l i t y a n a l y s i s .
I I 9
、 ~

O 0
类型 。该机起升机构变极调速 , 回转机 构为变频 调速 机构 , 变 幅机构行星齿减速机 内置卷筒 , 电控系统采 用进 口元 件 , 安全 保护装置为机械式或机电一体化产品 , 齐全 可靠 , 该机具有 固
如 P 5 S f 9 1 D 如 I n
zHANG Hn a n
( J i a n g s u F o o d a n d D r u g V o c a t i o n a l a n d T e c h n i c l a C o l l e g e , H u o i a n , J i a n g s u 2 2 3 0 0 3 , C h i n a)

a n d f o r d i f f e r e n t p u r p o s e s ,t h e t o w e r c r a n e p a r a me t e r s ,s p e c i i f c a t i o n s a n d s t uc r t u r e a r e a l s o d i f e r e n t . Ar t i c l e s u s i n g t h e i f —
摘 要: 塔式起重机是 一种在 工业和 民用建筑 中广泛使用的起 重设备。根据要求和用途不 同, 塔 式起 重机的参数 、 规格和结构形式也不 同。文章利 用有限元理论 , 基于 A N S Y S 有限元分析软件 , 对Q T Z 6 3 C塔式起重机的钢 结构及稳 定
性 进 行 分析 。
‘ Ⅱ 0

3 舯 a 呻 1 m 啪
I 1 j q
收稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 9 — 2 0 作者简 介 : 张欢 ( 1 9 8 0 一 ) , 男, 江苏淮安人 , 硕士 , 讲师, 主要研 究 方向 : 机 械 工程 、 数控 、 C A D / C A M。
在塔式起重机 的设计过程 中,其结构分析 和验算 已成 为 不可忽视 的关键性环节 。如果采用传统 的手工计算 方法进行 这 一过程 , 不但工作量大 , 而且错误 率高 , 而计算 机技术 的迅
速发展及有 限元理论 的 日益 完善为解 决该 问题 提供了 良好的
解 决 办法 。 图 1 整 机外 形
定、 行走 、 附着 、 内爬等工作 型式 , 可满足城市 中高层建筑 、 工 业厂房 、 电站水 坝 、 桥梁等各种建筑施工 的需要 。 2 . 1 QT Z 6 3 C塔式起重机参数
( 1 ) 整机外 形图如图 1 所示 。 ( 2 ) 起重特性。图 2 、 图3 所示 。
图 2 两倍率起重 特性
第 4 0卷第 1 1期 ・ 学 术
V oI 4O N OV 1 1




201 3 年 11 月
NOV 20 1 3
HUNAN AGR I CUL TURAL MACHI NE RY
基于 A NS YS的 QT Z 6 3 C塔式起重机结构分析
张 欢
( 江苏 食 品药 品职业技 术学 院 , 江苏 淮安 2 2 3 0 0 3 )
关键词 : 塔式起重机 , 钢结构 , 稳 定性 , 有限元
中图分类号 : T H 2 1 3 . 3 文献标 识码 : A 文章编号 : 1 0 0 7 — 8 3 2 0 ( 2 0 1 3 ) 1 1 - 0 0 3 2 — YS S QT Z6 3 C t o we r c r a n e s t r u c t u r a l a n a l y s i s
Ab s t r a c t :T o w e r c r a n e i s a k i n d o f wi d e l y u s e d i ni n d u s t r i a l a n d c i v i l c o n s t r u c t i o n l i f t i n g e q u i p me n t .Up o n r e q u e s t
Ke y wo r d s :t o w e r c r a n e ,s t e e l s t uc r t u r e ,s t a b i l i t y , F EM
1 引言
随着 中国经济实力的不断增长 ,城市越来越多 的高层建 筑迅速涌现 , 塔式起重机 已成为不可缺少 的建筑机械 。 现代工 业建设 的快速发展和市场竞争的加剧 , 对塔 机的起重 力矩 、 工 作速度 , 起 升高度提 出了更高 的要 求 , 同时也要求尽可能轻 的 塔式起重机的机械结构 , 以降低制造成本 。
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