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基于NX Nastran的直柄吊钩有限元分析计算

发表时间: 2015-07-20  作者: 李继兴  来源: 互联网
关键字: 吊钩  弯曲截面  应力分析  NX Nastran  
吊钩是起重机的重要承重部件,它的安全性对整个起重机的安全性能有重要的影响。文中以大型综合软件NX8.5为工具,对某型号吊钩进行三维建模和有限元静力学分析,得出吊钩的应力分布和位移分布云图,根据分析结果,找出其最大应力位置,为吊钩设计校核强度提供理论依据。用以核对吊钩设计的可靠性,同时对吊钩结构进行局部优化给出了指导意见。

0 引言

    起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。又称吊车。属于物料搬运机械。起重机的工作特点是做间歇性运动,即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的,起重机在市场上的发展和使用越来越广泛。直柄吊钩是起重机中的重要承载部件,它首先与重物间接接触,几乎承载了全部的负载。吊钩的安全性至关重要,如果吊钩出现,那么整个起重机运行的安全性就会受到重大影响。因此,对起重机吊钩进行有限元分析计算十分必要。

    吊钩按形状分为单钩和双钩;按制造方法分为锻造吊钩和叠片式吊钩。单钩制造简单、使用方便,但受力情况不好,大多用在起重量为80吨以下的工作场合;起重量大时常采用受力对称的双钩。吊钩材料可选用20优质碳素钢或吊钩专用材料DG20Mn、DG34CrMo等锻造制成,严禁使用铸造吊钩。

    吊钩的设计已经形成一种标准,一般情况下,设计师根据吊钩的起升重量,机构工作级别,选用相应的钩号大小和对应的强度等级的材料。可以根据国家标准GB/T10051进行选择。也有一些大型起重机公司设计自己的吊钩型号。

    吊钩的设计计算的传统方法以手工计算,结合手册相应的界面计算公式进行计算。其中的依截面形状定的曲梁系数KB需要运用积分计算,比较麻烦。近年来,随着有限元法、有限差分法等各种数值方法的迅速发展,CAE技术在多个领域得到了广泛应用。有限元法在起重机吊钩设计计算中也发挥了很大作用。文中以某型5号直柄吊钩为例,利用NX8.5对其进行实体建模,经过网格划分施加约束和载荷后进行有限元分析计算,快速而准确地实现了对直柄吊钩强度的校核,为吊钩设计的安全可靠性提供了理论依据。

1 直柄吊钩的有限元模型建立

1.1 直柄吊钩的实体模型

    本文所述Hook5为5号吊钩,因其所承载要求与标准的RSN5吊钩一致,同样的工作级别和强度等级下要求承载重量一样。所以其内孔直径和开口处尺寸与RSN5相同,即内孔直径a1=80mm,开口尺寸a2=63mm。因其安装方式不是采用直柄部分开螺纹安装,所以直柄部分尺寸比标准稍微减小,即尺寸L1=300mm。其余尺寸和外形做了较大改变,其中吊钩下方采用扁平设计,而不是原先标准吊钩的圆弧设计,这样可以使得吊钩能够自然站立,有利于堆放,安装和维护。在NX8.5中,根据图纸建立了如图1的直柄吊钩实体模型。

图1 直柄吊钩实体模型图

1.2 直柄吊钩模型的网格划分

    在NX8.5中将建立的三维模型打开,之后点击Advanced Simulation进入有限元分析环境,通过创建New and Simulation,开始建立有限元模型,从材料库中选择模型材料steel,之后进行Physical Property和Mesh Collector处理,最后进行3D四面体网格划分,采用自动划分网格的方法对吊钩划分网格,其中网格大小根据吊钩尺寸选择8mm,图2为直柄吊钩的网格划分模型图。

图2 直柄吊钩网格划分模型图

 

责任编辑:郝秋红
关键词阅读 吊钩  弯曲截面  应力分析  NX Nastran  
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