基于APDL的汽車起重機(jī)副臂參數(shù)化設(shè)計(jì)研究

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第4期(總第167期)機(jī)械工程與自動(dòng)化NO．42011年8月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MAT10NAug．文章編號(hào)：1672—6413(2011)04一oo21—03基于APDL的汽車起重機(jī)副臂參數(shù)化設(shè)計(jì)研究鄭夕健，賈超，劉明達(dá)(沈陽建筑大學(xué)交通-9機(jī)械工程學(xué)院，遼寧沈陽110168)摘要：以QY20汽車起重機(jī)的副臂為分析對象，以ANSYS為有限元分析平臺(tái)，利用其二次開發(fā)功能，編寫APDL命令流。通過對汽車起重機(jī)副臂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及力學(xué)特性的研究，確定了建立有限元模型所

2、需的特征參數(shù)。結(jié)合VB6．0調(diào)用ANSYS計(jì)算程序，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化建模和參數(shù)化有限元分析，完成了汽車起重機(jī)副臂結(jié)構(gòu)的建模和有限元分析的參數(shù)化過程。關(guān)鍵詞：汽車起重機(jī)；副臂；APDL；參數(shù)化設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TH218文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AO引言2汽車起重機(jī)副臂結(jié)構(gòu)對一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模和分析時(shí)，所2．1副臂結(jié)構(gòu)涉及到的參數(shù)眾多，計(jì)算公式繁瑣，人工計(jì)算效率低QY2O汽車起重機(jī)副臂是由主弦桿、腹桿以及薄且很容易出現(xiàn)差錯(cuò)。為了解決這類問題，ANSYS軟件板件等焊接而成的空間結(jié)構(gòu)。本文以該結(jié)構(gòu)為例，說提供了一種以命令流方式進(jìn)行分析的功能

3、，即ANSYS明副臂結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元建模分析過程。副臂結(jié)構(gòu)如參數(shù)化設(shè)計(jì)語言APDL(AnsysParameterDesign圖l所示。Language)。本文以QY20汽車起重機(jī)副臂結(jié)構(gòu)為例，利用ANSYS軟件的二次開發(fā)功能，以VB6．0為工具，運(yùn)用APDL語言，編制汽車起重機(jī)副臂結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模程序，并對其進(jìn)行有限元參數(shù)化分析。圖1副臂結(jié)構(gòu)1ANSYS的二次開發(fā)功能——APDL2．2提取副臂結(jié)構(gòu)特征參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，可以利用多種方法來創(chuàng)建有限元依據(jù)GB／T3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合汽車模型，并進(jìn)行各種相關(guān)的分析

4、計(jì)算。在對實(shí)體模型進(jìn)起重機(jī)副臂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提取副臂結(jié)構(gòu)特征參數(shù)：副臂總行參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)，ANSYS提供了一種參數(shù)化設(shè)計(jì)語言長、桁架高度h、節(jié)問長度口、上弦桿寬度b、腹桿APDL，它具有宏、循環(huán)、分支等程序語言功能，并可寬度6。、豎桿寬度b。、腹桿傾角、截面寬度b。副以提供簡單的界面定制功能，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的交互輸入，臂結(jié)構(gòu)參數(shù)和截面參數(shù)分別見圖2和圖3。運(yùn)行程序，從而可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模。依據(jù)GB／T381卜2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定臂架APDL是一種可用來自動(dòng)完成有限元常規(guī)分析操的分析工況，見表1E2]。作或通過參數(shù)化變量方式建立分析

5、模型的腳本語言，3有限元參數(shù)化建模利用建立的智能化分析手段自動(dòng)完成有限元分析過最初的設(shè)計(jì)計(jì)算常把副臂視為一個(gè)整體，依據(jù)整程，程序的輸入可設(shè)定為根據(jù)指定的函數(shù)、變量以及體或局部約束條件分析其剛度、截面強(qiáng)度及局部穩(wěn)定選用的分析類型來做決定，是完成優(yōu)化設(shè)計(jì)和自適應(yīng)性。目前，起重機(jī)副臂的計(jì)算分析多采用靜力等效方網(wǎng)絡(luò)的最主要的基礎(chǔ)。APDL允許復(fù)雜的數(shù)據(jù)輸入，法，將桁架副臂簡化為三維空間梁單元結(jié)構(gòu)，應(yīng)用有使設(shè)計(jì)人員實(shí)際上對任何設(shè)計(jì)或分析屬性有控制權(quán)，限單元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散化[33。如分析模型的尺寸、材料的性能、載荷和邊界條件施3．1程序

6、實(shí)現(xiàn)流程加的位置、網(wǎng)格的密度等，這樣可避免大量的重復(fù)性程序?qū)崿F(xiàn)功能如下：①允許用戶根據(jù)實(shí)際計(jì)算工操作，極大地提高了分析效率口]。況輸入特征參數(shù)，包括結(jié)構(gòu)特征參數(shù)、材料特征參收稿日期：2011-Ol一11；修回日期：2011-03—17作者簡介：鄭夕健(1963一)，男，山東榮成人，教授，博士o學(xué)兔兔www.xuetutu.com·22·機(jī)械工程與自動(dòng)化2011年第4期MPDATA。PRXY，1，，0．3數(shù)、載荷及約束特征參數(shù)等；②用戶在得到分析結(jié)果MPTEMP??，。l定義材料(鋼材)密度后可以對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、添加和刪

7、除操作，以MPTEMP，1，0保證輸入正確的參數(shù)，得到合理的分析結(jié)果；⑨用戶MPDAT^，DJ、NS，1，，7．8e一9*get。nn,node,，num,max!*得到副臂前工作平面移動(dòng)后最大節(jié)點(diǎn)數(shù)可以通過界面調(diào)用后臺(tái)的ANSYS命令流進(jìn)行計(jì)算，能Ifb=nn夠得到最后的計(jì)算結(jié)果文件，供用戶進(jìn)行后處理和結(jié)*set，xO，-220副臂寬的一半*set，yO，270!}副臂高的一半果分析[羽。程序流程見圖4。*set，jqjk，120!：lc副臂加強(qiáng)筋寬*set，jqjc，160!副臂加強(qiáng)筋長*set，j．0n，ifb+l。x

8、O+ed*j*(dk-xk)／2*l／fc，yO—ed*j*(dg-xg)／2*l／fc，zO+ed*jn，ifb+2，-x0一ed*j*(dk-xk)／2．1／fc，yO-ed*j*(dg'-xg)／2*l／fc，zO+ed*jn，ifb+3，一xO-ed*j*(dk-xk)／2*I／f