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基于ANSYS多功能抢险救援车转台有限元分析

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  摘   要:以某型多功能抢险救援车为研究对象,应用PROE软件建立多功能抢险救援车转台三维模型。根据转台工作状态受力情况,对转台进行静力和稳定性分析,计算得到转台应力、应变分布和特征值参数。通过分析计算结果可知,转台的强度、刚度及稳定性均满足设计要求,为多功能抢险救援车转台结构优化设计提供理论依据。
  关键词:多功能抢险救援车  转台  应力  应变  稳定性
  中图分类号:TH213.6                              文獻标识码:A                       文章编号:1674-098X(2019)10(b)-0071-02
  多功能抢险救援车是一种特种应急救援设备,以救人功能为主,还可以实现重物起吊、钢筋剪切、缝隙扩张、重物拖拽等功能。转台作为多功能抢险救援车核心结构之一,担负着承重、搭载其余结构的功能。因此转台设计须具备足够的强度、刚度、稳定性以保证其具有承受各种工况的能力。目前转台分析研究只是局部改良转台的承载强度,没有进行稳定性分析。本文结合工程项目,采用CAD/CAE技术,对转台进行有限元分析,获得转台应力应变情况及前4阶特征值,分析验证转台是否满足设计要求,为多功能抢险救援车设计提供理论依据。
  1  多功能抢险救援车转台有限元模型创建
  1.1 转台几何模型
  根据转台上机构和设备的布置要求,转台主体设计为钢板组焊接成的承压构件。采用单层立板加局部箱型的结构形式。三维模型建立采用参数化设计软件PROE。
  1.2 计算分析前处理
  1.2.1 几何模型处理
  采用ANSYS Workbench分析时,因为软件有自动设置模型接触的功能,在对模型处理时,保证板与板之间的连接无间隙,无干涉;并将零件上的螺纹孔去除或用光孔代替;隐含不影响结果的小件、倒角、坡口。
  1.2.2 定义材料属性、接触
  转台材料选用结构钢Q550D,其屈服强度为550MPa,杨氏模量为206GPa,泊松比为0.3,密度为7850kg/m3。ANSYS Workbench自动生成接触,接触间隙设置为0.1mm。
  1.2.3 网格划分
  网格划分整体采用自动划分方式,网格大小控制在20~30mm。
  2  建立转台载荷边界条件
  对转台进行分析时,根据转台的工作状况,设置分析参数。主要考虑的因素为位移约束与加载力。
  (1)转台通过底板上的螺栓固定在回转支撑上,在施加约束时,将座圈下表面的节点6个自由度施加全约束。
  (2)选取变幅油缸推力最大值工况进行计算。最大值工况计算参数如表1所示,转台受载参数如表2所示。
  3  计算结果分析
  3.1 静力分析
  应用软件ANSYS Workbench分析计算,得到转台应力云图。
  多功能抢险救援车转台最大应力值为410MPa,转台材料屈服极限为550MPa,根据强度安全系数计算公式
  可得强度安全系数n=1.36,大于1,说明转台强度满足设计要求。
  多功能抢险救援车转台后尾变形最大,为0.97mm<允许变形量10mm,因此转台刚度性能也满足设计要求。
  3.2 稳定性分析
  稳定性分析能有效地帮助设计者模拟转台的屈曲载荷、失稳模态等,保证转台的可靠性。本文采用特征值屈曲分析方法设置求取4阶模态。
  稳定性分析结果得到转台1到4阶特征值如表3所示。
  根据分析结果,转台屈曲的最小特征值为14.7,根据《起重机转台计算分析规范》,特征值大于1.4时转台稳定性满足要求,因此转台满足稳定性要求。
  4  结语
  本文运用Pro/E软件建立了转台的三维模型,并应用软件ANSYS Workbench对转台进行了静力和稳定性分析。经过分析可知,转台有足够的安全度且满足稳定性要求,因此转台结构符合设计要求,为多功能抢险救援车设计提供理论依据。
  参考文献
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  [2] 杨莹,张专元.基于ANSYS Workbench的货车车架有限元分析[J].农业装备与车辆工程,2013(12):12-15.
  [3] 刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2007.
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