基于ANSYS Workbench的梨形截面伸缩吊臂轻量化设计

梨形截面伸缩吊臂具有当前最先进的截面形式,探讨其轻量化设计方法具有重要意义。在通用有限元软件ANSYS Workbench中建立梨形截面伸缩吊臂的参数化模型,在Static Structural模块完成梨形截面伸缩吊臂强度、刚度分析,利用Linear Buckling模块对梨形截面伸缩吊臂整体稳定性进行探讨。在此基础上,将吊臂强度、刚度及整体稳定性作为约束条件,构建以自重最轻为目标的优化设计模型。借助GDO模块响应面技术实现梨形截面伸缩吊臂的优化。这种轻量化设计方法对今后大吨位铁路起重机的设计具有实际的指导与借鉴作用。

考虑材料非线性的梨形吊臂滑块接触强度研究

以160 t双回转伸缩臂铁路起重机作为研究对象,选取最危险工况,在非线性有限元软件ABAQUS中建立其梨形截面形式下的伸缩吊臂模型。设置滑块与吊臂之间的摩擦接触行为,考虑液压缸与吊臂尾部之间的铰接关系,模拟计算出吊臂的整体强度与滑块上的应力分布。在此基础上,考虑滑块局部塑性变形,在弹塑性力学范畴内,采用双线性强化模型作为滑块材料的弹塑性本构关系,以等向强化模型描述滑块材料的加载面,经过95次迭代计算,得到了滑块弹塑性应力结果与塑性区域分布。此结果与工程实际更加贴合,为今后特殊截面形式吊臂设计计算及滑块材料更有效的利用提供了借鉴方法。