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用于物料搬运的起重运输机械既应具有先进的技术性能指标,也应具有高的可靠性指标。对于一台高空作业的塔式起重机,它的任何一个组成环节出现故障,都会中断装卸作业,影响生产,造成很大的经济损失,甚至还会招致人身伤亡的后果。所以,保证和提高起重运输机械的可靠性已经十分迫切。
本文以双吊点塔式起重机臂架为研究对象,根据实际结构建立起臂架结构的力学模型。以有限元软件ANSYS作为分析平台,根据力学模型确定边界约束条件,采用参数建模的方法建立起塔机臂架的有限元模型作为可靠性研究的对象。
根据塔机的起重特性曲线在全工况下对塔机臂架进行静态分析以确定臂架失效概率最大的部位。通过参考现有的研究资料确定第Ⅱ类载荷组合下的吊重载荷、动载系数等各个设计参数随机变量的分布以及材料的强度分布。利用ANSYS的概率设计模块采用蒙特卡罗随机有限元法对臂架在随机载荷作用下的受力状态进行模拟,并利用数理统计知识确定在材料屈服这一失效模式下臂架失效概率最大部位处的应力分布从而进一步计算出臂架结构在现有设计下的静强度可靠度。
针对建机行业按照许用应力法设计的塔机臂架,出现可靠度过低或者可靠度裕度过高的问题,应采取在满足可靠度的前提下对塔机臂架进行优化设计。本文运用了ANSYS中的优化设计模块与概率设计模块相结合的方法来寻找满足可靠度的前提下质量相对较小的解,为塔机臂架结构的可靠性优化设计提供了一条可以借鉴的途径。