塔式起重机臂架的优化设计及瞬态响应分析

摘要

塔式起重机在工业和建筑领域得到广泛应用,已经成为建筑行业的重要施工设备。目前产品向极大化发展,特别是大型结构件的优化设计,如何从优化和分析出发,建立系统模型,确定基本性能和结构参数,为后续设计提供科学依据,显得非常重要。针对塔式起重机臂架笨重的问题,仔细分析某塔机制造商提供的QTZ125型塔式起重机的图纸,结合《塔式起重机设计规范》,采用ANSYS有限元分析软件建立塔机臂架的有限元模型。利用ANSYS软件进行有限元分析,对臂架施加荷载计算,以质量最轻为目标函数进行优化分析,在满足模型约束的条件下,得出优化结果比优化前的质量减轻11%的结论。塔机在实际工作中很少受到纯静态载荷,在多数工况中,塔机受静态、动态载荷的组合形式,某些载荷的数值、位置或方向随时间变化,对塔式起重机进行动态分析,探索并掌握其在动载荷作用下位移及应力随时间变化的情况,更接近于实际工况,具有重要意义。继续建立优化后的塔机模型,利用ANSYS软件的瞬态动力学分析模块对塔机在变幅工况中的应力与位移时间响应情况进行分析,研究变幅工况下塔机的振动特点与瞬态应力。结果显示优化设计和时间历程响应分析结果满足要求,达到了设计者的目的。