基于ANSYS架空索道塔架的有限元分析计算.pdf

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1、·60·重型机械20l0No．3基于ANSYS架空索道塔架的有限元分析计算于钧，王宇(吉林电子信息职业技术学院，吉林吉林132021)摘要：运用ANSYS软件为主要工具，正确、合理地建立了某架空索道塔架的有限元计算模型，并对其塔顶、塔身分别进行结构有限元分析计算，准确地计算出应力及变形，全面分析该塔架的整体力学性能，为设计和使用塔架提供了必要的理论依据。关键词：塔架；有限元；等效；ANSYS软件中图分类号：U18文献标识码：A文章编号：1001—196X(2010)03—0060—04Finiteelementanalysi

2、softhetowerstructureofaerialropewaybasedonANSYSYUJun，WANGYu(JilinVocationalCollegeofElectronics&Information，Jilin132021，China)Abstract：ThefiniteelementmodelofthetowerstructureofanaerialropewaywasbuiltusingANSYSsoftwareasamajortool，andthestructuresofthetowerpeakandt

3、owerbodywereanalyzedwiththefiniteelementmeth—odaswel1．Theprecisestressandstrainwereobtained，andtheoverallmechanicalpropertyofthetowerstrue—turewasanalyzedcomprehensively，providinganecessarytheoreticalbasisforitsdesignandapplication．Keywords：towerstructure；finiteele

4、ment；equivalent；ANSYSsoftware1前言设计出的索道能够正常、安全运行。2有限元力学模型的建立塔架是架空索道的重要组成部分，直接关系到架空索道运输的安全，因此索道塔架的强度、2．1单元类型与建模方法刚度和稳定性设计计算的准确性是十分重要的。某架空索道塔架全部由角钢组成，各个角钢塔架的强度、刚度计算方法有两种，一是用实体是通过焊接或者铆接方式连接在一起的，如图1解析法；二是将整个结构简化为理想的数学模所示，连接处的刚性不如构件本身，各构件连接型，用离散化网格代替连续实体结构进行分析计处抗弯及抗扭能力较构

5、件本身差。因此，用有限算的有限元法。解析法只能得到局部的应力、位元法分析塔架时，将其作为整体刚架结构去分析移，无法了解塔架受载时的整体应力、应变分布计算不合适。尤其在索道运行时，主要考虑承载绳和牵引绳对塔架的拉力，杆件的轴向力起主导规律，设计时只能根据计算结果加大安全系数。而有限元法可以将整个塔架结构简化为理想的数作用，选用空间桁架结构比较符合实际情况。即在建模过程中选用ANSYS中的Link8单元。学模型，对其进行结构设计与结构分析，以确保为了对塔架进行准确地计算和模拟，建立的有限元模型要尽可能符合结构的实际几何形状，收稿

6、日期：2010—01—04；修订日期：2010—02～19作者简介：于钧(1969一)，男，吉林电子信息职业技术学院副并做合理地简化使之符合真实的力学性质。本文教授。对该塔架做了如下处理：①忽略塔头架、休息平201ONO．3重型机械·61·第四层第三层图4塔顶有限元计算模型图1架空索道塔架结构图台、爬梯、防跳装置等一些对塔架静、动态特性分析结果影响不大的设施；②忽略腹杆，消除“半刚性结构”构件，使塔架的所有构件均为二力杆，如图2中nc杆、杆都为二力杆；③修改拉平最顶层结构，方便力的等效转化。图5塔身有限元计算模型3载荷与工况

7、图2消除“半刚性结构”示意图塔架受力情况为：①塔架自重和鞍架自重；2．2建立计算模型②双侧承载绳和牵引绳的作用合力，重载侧和轻该塔架不必建立实体模型，直接根据几何载侧钢绳作用合力的作用位置在鞍架中心e、f两尺寸生成节点，然后根据节点生成单元，使建点；③塔身受到的风载荷；④塔身两侧钢丝绳所模既比较准确，又效率高。在塔身与塔顶结合受到的风载荷，也作用于e、．厂两点，仅考虑当风处，结构发生了变化，如图3所示，塔顶底层载荷是沿着y轴方向作用在塔架上，如图6所示。A、、c、D四节点较塔身顶层四节点E、F、G、H向内移动，使杆件EG及朋

8、就不能按杆单元计算。因此将塔架的有限元分析计算分为两部分，一部分为塔顶部分，另一部分为塔身部分，对塔顶、塔身要分别建立计算模型，如图4、图5所示。图6塔架俯视图根据当地风速大小，将载荷可分为工作载荷与非工作载荷。工作情况下，风压300Pa，分为8种工况；非工作情况下，风压是1200Pa，分