桥梁软件论文002.doc

大跨度箱型梁结构设计与有限元分析 姓名： 学号： 摘　要：主要利用现行的设计标准进行类比设计跨度为48m箱型轨道梁，并利用ANSYS软件进行轨道梁的应力和应变分析，校核其强度；通过对设计计算结果和ANSYS分析结果的比较，进一步验证设计的有效性。全面评价轨道梁的应力水平、刚度分布情况、薄弱环节和富余部位，为减轻梁重量、降低成本、均衡梁的应力与刚度、优化设计提供必要的依据。 关键词：箱型梁；结构设计；ANSYS；应力分析 Structure design and finite element analysis for a large-span girder ABSTRACT：In this article，the design of box beam track 48m in length on the analogy of the existing design standards is mainly introduced. The beam stress and strain is analysed in ANSYS. And the beam strength and stiffness is checked. Through com-paring the design calculations and ANSYS analysis results，the effectiveness of the design is further approved. And comp re-hensive evaluation of the track beam stress levels，stiffness distribution，weak links and surplus sites provide the necessary basis for reducing the beam weight and cost，balancing its stress and stiffness and optimizing the design. Keywords：box girder； structural design；ANSYS；stress analysis 0引言 我国现在生产的桥式通用起重机的轨道梁，大多采用箱型结构，因为它加工方便,质量容易控制，而且主梁的刚性也较好。目前，工程中应用的轨道梁跨度大多在20～30m，对于跨度为48m的箱型轨道梁，目前尚无设计规范，需要利用现行的设计标准进行类比设计。本文主要是设计跨度为48m，起重量为200t，最大提升量为18m的箱型轨道梁。利用ANSYS软件对设计参数进行校核，以设计出结构简单，易于制造，强度高，耗材少的箱型轨道梁。并为其它大型轨道梁的设计提供参考。 1有限元模型 （1）箱型梁截面尺寸的确定及几何特征的计算 跨中箱型梁的跨中截面如图1所示。梁端箱型梁的截面尺寸为：梁高h = 3045mm；腹板厚度δ=24mm；梁端截面如图2所示。 (2) 本文设计的箱型梁，腹板高度小于4750mm的部分长8000mm。其中，靠近端部有长3000mm，高3045mm的非变截面段，连接高3045mm梁段和高4750mm梁段的是5000mm长的变截面梁，如图3所示。 图3箱梁的变截面设计图 (3) 该吊车梁模型较???，考虑到计算的经济性,采用面来模拟梁身焊接钢板。首先在ANSYS工作平面上按一定顺序建立各钢板模型，再通过AOVLAP命令将各面元连接起来，其厚度将在选用单元时通过实常数的形式给定，由于吊车梁结构上完全对称，在建模时先建立一半模型，再通过ARSYM命令镜像生成另一半，然后通过AOVLAP命令将两部分连接成一个整体；箱梁的几何模型如图4所示。设置全局的单元尺寸为100mm，采用自由网格划分方法对整个模型进行网格划分，吊车梁主体选用弹性壳单元SHELL63，纵向加劲肋选用梁单元BEAM188，弹性模量取207GPa，泊松比取0.3，密度取7.8kg/m3。其局部有限元模型如图5所示。 图4　箱型梁几何模型　　　 图5　箱型梁有限元模型 2计算结果及分析 本文设计的箱型轨道梁有7处危险截面，但由于梁的对称性，只用选取其中的4处进行静力分析。危险截面1为梁端截面，此处剪力最大；危险截面2、3为梁的两个变截面处，此两处的集中应力最大；危险截面4为跨中截面，此处作用有最大弯矩。 刚度校核：最大变形发生在梁中截面附近，最小变形发生在梁两端面至约束之间的截面上。X方向最大变形量为-8.004mm ，如图6所示。Y方向最大变形量为-8.092mm ，如图7所示。按《钢结构设计手册》规定的扰度容许值计算方法，X方