移動(dòng)式港口起重機(jī)臂架疲勞壽命評(píng)估研究
周春海
南京理工大學(xué)
起重電機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家無(wú)錫宏達(dá)2022年4月8日訊 移動(dòng)式港口起重機(jī)在港口貨物運(yùn)輸中扮演著不可或缺的角色,圓管焊接桁架式臂架作為移動(dòng)式港口起重機(jī)的重要組成部分,其疲勞壽命在很大程度上決定了移動(dòng)式港口起重機(jī)的使用年限,因而對(duì)其進(jìn)行疲勞壽命評(píng)估具有重要意義。本文以MHC105移動(dòng)式港口起重機(jī)臂架為研究對(duì)象,利用現(xiàn)代虛擬樣機(jī)技術(shù)結(jié)合疲勞基礎(chǔ)理論,對(duì)其進(jìn)行了疲勞壽命預(yù)測(cè)評(píng)估。
首先,在ANSYS中建立了臂架的有限元模型并對(duì)最大最小幅度兩種極限工況進(jìn)行了有限元分析。通過(guò)靜應(yīng)力分析,校核了臂架在極限工況下的強(qiáng)度與剛度并輸出了應(yīng)力結(jié)果文件;通過(guò)自由模態(tài)分析,得到了臂架前六階非零固有頻率與模態(tài)振型以及臂架模態(tài)中性文件,并對(duì)臂架結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。
然后,在ADAMS中對(duì)起重機(jī)臂架進(jìn)行了剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真。利用臂架的模態(tài)中性文件在ADAMS中生成了臂架的柔性體,通過(guò)剛?cè)崽鎿Q建立了起重機(jī)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真模型,設(shè)置變幅、回轉(zhuǎn)、起升驅(qū)動(dòng),仿真輸出了臂架疲勞分析所需的各階模態(tài)對(duì)應(yīng)的載荷時(shí)間歷程文件。
最后,利用n Code Design Life對(duì)臂架進(jìn)行了疲勞壽命評(píng)估。依據(jù)臂架材料疲勞特性參數(shù),建立了臂架材料的S-N曲線;在n Code中建立了疲勞分析五框圖,導(dǎo)入有限元應(yīng)力結(jié)果文件與載荷時(shí)間歷程文件并建立映射關(guān)系,仿真計(jì)算得到臂架最小疲勞壽命為17.95年,并根據(jù)疲勞壽命分析結(jié)果對(duì)臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗疲勞優(yōu)化,與優(yōu)化前相比疲勞壽命提高了20%。
本文的研究成果為移動(dòng)式港口起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)乃至起重機(jī)整機(jī)的抗疲勞設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了一定的參考。
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