布料机布料臂架有限元建模与仿真研究

摘要

以国内首次研制成功的40m大跨距布料机臂架结构为研究对象,采用参数化建模APDL方法和多单元连接技术,基于ANSYS软件平台实现复杂布料臂架系统的精确建模和拟实加载。根据各构件的结构特征、连接形式与承载特性,将布料臂架抽象成由杆、梁、板、壳、质量、弹簧及阻尼等力学要素,不同的力素对应不同的分析单元类型,不同的单元经连接后共同构成复杂空间刚架模型。参照相关设计规范和使用工况,结合多体动力学系统模拟结论,布料机最危险工况组合为:布料机前倾某角度放置、臂架呈全伸展状态、臂架位于某仰角、高位按最大受风面积承风（6级）、考虑附加动载荷等。计算考虑的主要负载有:臂架自重、皮带与托滚重、物料重、溜管及物料堆积重、风载、附加动载荷等。研究得出施加在布料臂架上的各载荷对其综合力学性能的影响情况和满负载下各臂节的变形量的分布规律,仿真表明臂架空载和满载时的最大挠度差约为0.103m,满足大跨距布料臂架安全施工要求;输送物料重量和溜管料斗及物料堆积引起的附加重量对臂架的最大挠度和极限应力影响较缓,但对整机的抗倾覆性影响较大。