基于ANSYS的900t造桥机有限元分析

论文摘要

国内某建设机械公司根据市场需求设计了一种YZS900t型号的上行式移动模架造桥机,它是可在桥位处一次拼装、逐孔滑移施工的成套设备,被称为可在桥墩处移动的混凝土工厂和桥梁制造平台。因造桥机属非标设备,无专门的设计规范和标准,施工中造桥机将承受大载荷下的复杂工况,且工作环境恶劣。因此设计制造单位要求对其进行典型工况下的有限元静力学计算和风振动力学分析,对保证工程安全具有重要的理论和实践意义。本文以此为目的展开研究。本文以YZS900t上行式移动模架造桥机为研究对象,运用大型通用有限元分析软件ANSYS,依据实际结构特点和分析工况需要建立造桥机的有限元模型,对不同工况下造桥机各部件的刚度、强度及稳定性进行校核。计算结果表明：移动模架系统各结构均满足静强度、静刚度和稳定性要求,能够在施工中安全使用。对造桥机进行模态分析,得到三种工况下移动模架系统的前六阶自振特性,并进行必要的比较分析,发现主梁在移机就位工况(打开位)变形很小,而在制梁前工况(合拢轻载位)和满载制梁工况(合拢重载位)则发生了较大的变形；挂架系统在满载制梁工况的各振型中,变形明显比移机就位工况及制梁前工况大。最后以单片挂架系统为例,对其进行随机振动分析(PSD分析),得出某特征节点的位移功率谱、速度功率谱和加速度功率谱,分析结果表明：低频段风载对挂架的静态作用较明显,随机风载在2.5HZ频率附近时容易引起结构共振。本课题研究结果表明用ANSYS进行结构有限元分析,既可以节省人力物力,又有比较高的计算和模拟精度,对工程实际十分有用,充分体现了ANSYS在产品设计中的作用和意义。该造桥机的有限元分析研究可为同类产品的设计及工程实际问题的解决提供具有参考价值的理论依据与实践指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 造桥机概况
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 本课题研究的目的和意义
• 第二章 有限单元法及ANSYS简介
• 2.1 有限元单元法
• 2.1.1 有限元法及其相关理论发展简史
• 2.1.2 有限元法的核心思想
• 2.1.3 有限元法的实现
• 2.2 有限元软件ANSYS简介
• 2.2.1 ANSYS历史
• 2.2.2 ANSYS的主要特点
• 第三章 YZS900t移动模架造桥机结构及工作原理
• 3.1 YZS900移动模架造桥机主要技术参数及结构介绍
• 3.1.1 造桥机各部分简介
• 3.1.2 YZS900型造桥机用途及使用范围
• 3.2 移动模架造桥机制梁工作原理及工序流程
• 第四章 YZS900t移动模架造桥机静力学分析
• 4.1 移动模架系统有限元模型的建立
• 4.1.1 几何建模的建立
• 4.1.2 材料属性的定义
• 4.1.3 单元类型的选择及有限元网格的划分
• 4.1.4 边界条件及载荷的处理
• 4.2 计算工况的选择及风载的计算
• 4.2.1 计算工况的选择
• 4.2.2 风载的计算
• 4.3 造桥机移机就位工况有限元分析
• 4.3.1 有限元模型的建立
• 4.3.2 载荷的计算与处理
• 4.3.3 计算结果分析
• 4.4 造桥机制梁前工况强度刚度分析
• 4.4.1 有限元模型的建立
• 4.4.2 载荷的计算与处理
• 4.4.3 计算结果分析
• 4.5 造桥机满载制梁工况有限元分析
• 4.5.1 有限元模型的建立
• 4.5.2 载荷的计算与处理
• 4.5.3 计算结果分析
• 4.6 造桥机导梁有限元分析
• 4.6.1 造桥机导梁有限元模型的建立
• 4.6.2 载荷的计算与处理
• 4.6.4 计算结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 YZS900t造桥机主导梁稳定性分析
• 5.1 结构稳定性概述
• 5.2 造桥机稳定性分析
• 5.2.1 ANSYSA屈曲分析
• 5.2.2 主梁稳定性分析结果
• 5.2.3 导梁稳定性分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 YZS900t移动模架造桥机模态分析及随机振动分析
• 6.1 造桥机模态分析
• 6.1.1 模态分析理论基础
• 6.1.2 造桥机模态分析结果
• 6.2 随机风载下结构的振动分析
• 6.2.1 随机风载下结构振动分析的重要性
• 6.2.2 谱分析简介
• 6.2.3 随机风载下造桥机挂架的振动分析
• 6.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 就读硕士学位期间的研究成果
• 致谢