桥式起重机箱型主梁的优化设计和焊接数值模拟

摘要

起重机械是现代化生产中必不可少的运输工具。目前国内的桥式起重机,其结构尺寸一般都较国外同型号同吨位产品大许多,产生材料浪费问题。其因为除材料上有差别外,主要是结构设计不同造成的,因此首先对桥式起重机主梁结构进行分析,并提出了优化设计方案,减少了材料浪费。
　　 起重机主梁作为焊接钢结构,在其制造过程中,焊接工艺占很大的比重。如果焊接工艺设计不适当,焊接残余变形有可能导致拱度不足,甚至引起下挠,这会严重影响起重机的安全运行,对人身和财产安全造成危害。为此,又对桥式起重机主梁结构的焊接过程进行研究,采用数值模拟分析了焊接工艺参数对起重机主梁挠度的影响。
　　 为实现以上目的,首先利用ANSYS软件,在桥式起重机起重量和跨度一定情况下,对箱型主梁进行结构分析,并采用其中的优化程序对主梁进行优化设计,以达到在满足强度、刚度的前提下耗材最少的目的,得出了主梁的最优化设计结果,重量减轻了27％,效果明显；然后采用热力耦合及生死单元技术,选取分段移动串热源模型,对L型钢板进行焊接模拟,并给予实验验证；在此基础上按优化后的主梁结构尺寸建立主梁模型,进行了主梁盖板和腹板的焊接模拟,分析了焊接顺序对主梁挠度的影响,并进行了理论计算比较,这对主梁腹板下料时的拱度预置有很好的指导意义。