基于ANSYS多功能搶險救援車轉臺有限元分析

張國仙 李軍 李金川

摘 ? 要：以某型多功能搶險救援車為研究對象，應用PROE軟件建立多功能搶險救援車轉臺三維模型。根據轉臺工作狀態受力情況，對轉臺進行靜力和穩定性分析，計算得到轉臺應力、應變分布和特征值參數。通過分析計算結果可知，轉臺的強度、剛度及穩定性均滿足設計要求，為多功能搶險救援車轉臺結構優化設計提供理論依據。

關鍵詞：多功能搶險救援車 ?轉臺 ?應力 ?應變 ?穩定性

中圖分類號：TH213.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）10（b）-0071-02

多功能搶險救援車是一種特種應急救援設備，以救人功能為主，還可以實現重物起吊、鋼筋剪切、縫隙擴張、重物拖拽等功能。轉臺作為多功能搶險救援車核心結構之一，擔負著承重、搭載其余結構的功能。因此轉臺設計須具備足夠的強度、剛度、穩定性以保證其具有承受各種工況的能力。目前轉臺分析研究只是局部改良轉臺的承載強度，沒有進行穩定性分析。本文結合工程項目，采用CAD/CAE技術，對轉臺進行有限元分析，獲得轉臺應力應變情況及前4階特征值，分析驗證轉臺是否滿足設計要求，為多功能搶險救援車設計提供理論依據。

1 ?多功能搶險救援車轉臺有限元模型創建

1.1 轉臺幾何模型

根據轉臺上機構和設備的布置要求，轉臺主體設計為鋼板組焊接成的承壓構件。采用單層立板加局部箱型的結構形式。三維模型建立采用參數化設計軟件PROE。

1.2 計算分析前處理

1.2.1 幾何模型處理

采用ANSYS Workbench分析時，因為軟件有自動設置模型接觸的功能，在對模型處理時，保證板與板之間的連接無間隙，無干涉;并將零件上的螺紋孔去除或用光孔代替;隱含不影響結果的小件、倒角、坡口。

1.2.2 定義材料屬性、接觸

轉臺材料選用結構鋼Q550D，其屈服強度為550MPa，楊氏模量為206GPa，泊松比為0.3，密度為7850kg/m3。ANSYS Workbench自動生成接觸，接觸間隙設置為0.1mm。

1.2.3 網格劃分

網格劃分整體采用自動劃分方式，網格大小控制在20～30mm。

2 ?建立轉臺載荷邊界條件

對轉臺進行分析時，根據轉臺的工作狀況，設置分析參數。主要考慮的因素為位移約束與加載力。

（1）轉臺通過底板上的螺栓固定在回轉支撐上，在施加約束時，將座圈下表面的節點6個自由度施加全約束。

（2）選取變幅油缸推力最大值工況進行計算。最大值工況計算參數如表1所示，轉臺受載參數如表2所示。

3 ?計算結果分析

3.1 靜力分析

應用軟件ANSYS Workbench分析計算，得到轉臺應力云圖。

多功能搶險救援車轉臺最大應力值為410MPa，轉臺材料屈服極限為550MPa，根據強度安全系數計算公式

可得強度安全系數n=1.36，大于1，說明轉臺強度滿足設計要求。

多功能搶險救援車轉臺后尾變形最大，為0.97mm<允許變形量10mm，因此轉臺剛度性能也滿足設計要求。

3.2 穩定性分析

穩定性分析能有效地幫助設計者模擬轉臺的屈曲載荷、失穩模態等，保證轉臺的可靠性。本文采用特征值屈曲分析方法設置求取4階模態。

穩定性分析結果得到轉臺1到4階特征值如表3所示。

根據分析結果，轉臺屈曲的最小特征值為14.7，根據《起重機轉臺計算分析規范》，特征值大于1.4時轉臺穩定性滿足要求，因此轉臺滿足穩定性要求。

4 ?結語

本文運用Pro/E軟件建立了轉臺的三維模型，并應用軟件ANSYS Workbench對轉臺進行了靜力和穩定性分析。經過分析可知，轉臺有足夠的安全度且滿足穩定性要求，因此轉臺結構符合設計要求，為多功能搶險救援車設計提供理論依據。

參考文獻

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