移動式港口起重機臂架疲勞壽命評估研究
周春海
南京理工大學
起重電機專業生產廠家無錫宏達2022年4月8日訊 移動式港口起重機在港口貨物運輸中扮演著不可或缺的角色,圓管焊接桁架式臂架作為移動式港口起重機的重要組成部分,其疲勞壽命在很大程度上決定了移動式港口起重機的使用年限,因而對其進行疲勞壽命評估具有重要意義。本文以MHC105移動式港口起重機臂架為研究對象,利用現代虛擬樣機技術結合疲勞基礎理論,對其進行了疲勞壽命預測評估。
首先,在ANSYS中建立了臂架的有限元模型并對最大最小幅度兩種極限工況進行了有限元分析。通過靜應力分析,校核了臂架在極限工況下的強度與剛度并輸出了應力結果文件;通過自由模態分析,得到了臂架前六階非零固有頻率與模態振型以及臂架模態中性文件,并對臂架結構的動態特性進行了研究。
然后,在ADAMS中對起重機臂架進行了剛柔耦合動力學仿真。利用臂架的模態中性文件在ADAMS中生成了臂架的柔性體,通過剛柔替換建立了起重機剛柔耦合動力學仿真模型,設置變幅、回轉、起升驅動,仿真輸出了臂架疲勞分析所需的各階模態對應的載荷時間歷程文件。
最后,利用n Code Design Life對臂架進行了疲勞壽命評估。依據臂架材料疲勞特性參數,建立了臂架材料的S-N曲線;在n Code中建立了疲勞分析五框圖,導入有限元應力結果文件與載荷時間歷程文件并建立映射關系,仿真計算得到臂架最小疲勞壽命為17.95年,并根據疲勞壽命分析結果對臂架結構進行了抗疲勞優化,與優化前相比疲勞壽命提高了20%。
本文的研究成果為移動式港口起重機臂架結構乃至起重機整機的抗疲勞設計與優化提供了一定的參考。
|
