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对于壁行式升降吊车的动态特性仿真研究很少。应用计算机辅助工程技术,对2t/8.7m壁行式升降吊车进行有限元建模和动态特性的仿真分析。 模态分析基本理论: 壁行式升降吊车的动态分析,一般需要用各种离散化方法来建立其离散化力学模型,即通过离散化的方法将一个无穷多自由度的连续系统转变为一个近似的多自由度系统。设结构在有限元划分后,离散为几个自由度的系统,其动力学平衡方程:[M]、[c]、[K] —质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵;、—节点位移向量和载荷向量。计算结构的固有频率和振型,是动力学分析的基本内容。计算经验指出,很多工程结构的阻尼对结构频率和振型影响很小,可忽略不计。所以,得出无阻尼振动的方程:[M]{}+EK]Ix}=0 (2)自由振动时假设各节点作简谐振动,其位移表示为:—各节点的振型向量;确型对应的固有频率。 于是,求式(3)的简谐振动问题,转化为求广义特征值问题。其中广义特征值∞:就是结构的固有频率,广义特征向量[x]就是相应的振型,模态分析就转化为求解特征值的问题。
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3 有限元模型的建立壁行式升降吊车主要由上、下翼缘板、水平支架和隔板等部件组成,其中悬臂梁部分采用具有良好受力分布的箱型结构,考虑到模型的复杂性,故在Solidworks中建立其三维几何模型,然后将文件保存为Parasolid格式,利用Workbench提供的接口导入几何模型。此外升降吊车中存在许多倒圆角、垫圈等细节结构,如果在建模时考虑这些细微之处,不仅会使单元尺寸极小,节点方程数量很多,从而增加求解时间,而且也会导致局部的网格质量无法保证,进而使求解失真。故在不影响计算精度的前提下,对模型进行一定的简化。具体地,对于水平支架与上翼缘板的连接处可将其简化为连接区域内钢板厚度的加大,忽略所有螺母垫圈等结构部件圈。在Workbench中对模型进行有限元分析,采用六面体自由网格划分。升降吊车结构的材料为Q235,弹性模量为:肚2.1xl&MPa,泊松比为u=0.3,密度p=7.85xlO-gt/mm3。CAE模型中升降吊车与水平轨道的接触处进行固定约束,即6个自由度均进行约束。壁行式升降吊车三维有限元模型。
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