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在利用ANSYS有限元分析軟件對塔式起重機的金屬結(jié)構(gòu)進行分析時，對塔機的腹桿多選用梁單元建立模型，實際上，在初始設(shè)計計算時腹桿是以二力桿的形式進行的，這樣有限元模型就與之有所出入，而且梁單元在使用時需要定義較多的屬性，這也增加了有限元分析的工作量。因此，有必要在建模過程中，研究選用不同的單元類型對所得應(yīng)力計算結(jié)果的影響，以便更為快速、準(zhǔn)確地構(gòu)建塔機的有限元模型。
此外，針對塔機桿件較多，人工進行桿件穩(wěn)定性校核時，工作量較大的問題，本研究提出利用ANSYS的列表功能將應(yīng)力數(shù)據(jù)提取后導(dǎo)入軟件中進行自動計算的方法，提高了工作效率。
圖所示為本項目研究的某平頭自升式塔式起重機外形圖，表為其主要技術(shù)參數(shù)。該塔機的主要部件中塔身主肢和起重臂下弦桿均采用角鋼，起重臂上弦桿采用圓鋼。
在建模過程當(dāng)中，針對平頭塔式起重機金屬結(jié)構(gòu)的特點，主要采用梁單元、桿單元、質(zhì)量單元和殼單元來構(gòu)建有限元模型。平頭塔式起重機應(yīng)在材料的線彈性工作范圍內(nèi)進行工作，在 ANSYS軟件當(dāng)中適用于建模的梁單元主要有 機結(jié)構(gòu)進行整體分析時，將回轉(zhuǎn)支承采用梁單元進行等效，可避免梁單元與板殼單元不同自由度產(chǎn)生的連接問題，因此，將回轉(zhuǎn)支撐和回轉(zhuǎn)平臺的質(zhì)量通過計算做等質(zhì)量的梁來等效。單元，經(jīng)結(jié)構(gòu)簡化后建立的塔機有限元模型。
塔身與混凝土基礎(chǔ)用地腳螺栓相連，因此，在塔身下端的節(jié)點約束3個自由度；塔身的基礎(chǔ)節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的銷連接，在構(gòu)建模型時作剛性連接處理；吊臂根部通過銷軸與塔頭連接，因此在建模時耦合節(jié)點之間的自由度，釋放了3方向轉(zhuǎn)動自由度，這樣可較為真實地反映銷軸連接的情況載荷處作用在平頭塔式起重機上的載荷分為類，即基本載荷、附加載荷、特殊載荷和其它載荷。其中基本載荷包括自重載荷、起升載荷、運行沖擊載荷、離心力和坡度載荷，附加載荷主要指工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷和溫度載荷。
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