基于APDL的汽车起重机桁架臂参数化研究

ｉ　万啊—｝踵　叠嗣　ｉ　司　基于Ａ　Ｐ　Ｄ　Ｌ的汽车起重机桁架臂参数化研究　Ｔｈｅ　Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｌａｔｔｉｃｅ　Ｊｉｂ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｒｕｃｋ　Ｃｒａｎｅ　ｔｏ　Ｂｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＰＤＬ　豳徐州重型机械有限公司　赵庆￣Ｉ］／ＺＨＡＯ　Ｑｉｎｇｌｉ　李小燕／ＬＩ　Ｘｉａｏｙａｎ李凯／ＬＩ　Ｋａｉ褚福领／ＣＨＵ　Ｆｕｌｉｎｇ　摘　要：以５０ｔ汽车起重机的桁架臂为研究对象，以ＡＮＳＹＳ为有限元分析平台，利用其二次开发功能，编写ＡＰＤＬ命　令流。利用ａｐｄｌ程序编制桁架臂参数化有限元程序，该程序通过输入桁架臂的数值自动生成桁架臂有限元模型，通过控　制桁架臂的位移和应力来实现所有工况一次性计算，并输出性能表，快速实现设计完成后桁架臂工况性能的计算。　关键词：汽车起重机桁架臂ＡＰＤＬ参数化　桁架臂作为起重机三大结构件之一，主要作为　ＡＰＤＬ是一种可用来自动完成有限元常规分析操作　主臂的补充和延神，有效地提高了起重机的工作幅度　或通过参数化变量方式建立分析模型的脚本语言，利　和起升高度。根据目前桁架臂计算现状，设计人员把　用建立的智能化分析手段自动完成有限元分析过程，　８０％的时间和精力花费在前处理上，而用在约束载荷，　程序的输人可设定为根据指定的函数、变量以及选用　计算上的时间和精力很少，很难实现桁架臂结构的优　的分析类型来做决定，是完成优化设计和自适应网络　化设计。为了把桁架臂设计人员从繁重的建模工作中　的最主要的基础。ＡＰＤＬ允许复杂的数据输入，使设　解脱出来，把大量的时间和精力用在计算、分析和优　计人员实际上对任何设计或分析属性有控制权，如分析　化桁架臂结构上，根据桁架臂结构的特点，有必要实　模型的尺寸，材料的性能，载荷和边界条件施加的位置、　现桁架臂计算模型参数化，而且桁架臂结构形式统一，　网格的密度等，这样可避免大量的重复性操作，极大　给桁架臂计算模型参数化提供了前提条件。　的提高了分析效率。　对于一个复杂的结构进行有限元建模和分析时，　所涉及到的参数众多，计算公式繁琐，人工计算效率低　且很容易出现差错。为了解决这类问题，ＡＮＳＹＳ软件　图１　桁架臂结构图　提供了一种以命令流方式进行分析的功能，即ＡＮＳＹＳ　参数化设计语言ＡＰＤＬ（ＡＮＳＹＳ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　２汽车起重机桁架臂结构　Ｌａｎｇｕａｇｅ）。本文以５０ｔ汽车起重机桁架臂结构为例，　２．１桁架臂结构　利用ＡＮＳＹＳ软件的二次开发功能，运用ＡＰＤＬ语言，　５０ｔ汽车起重机桁架臂是由主弦杆，腹杆以及薄板　编制汽车起重机桁架臂结构的参数化建模程序，并对　件等焊接而成的空间结构。本文以该结构为例，说明　其进行有限元参数化分析。　桁架臂结构参数化有限元建模分析过程。桁架臂结构　如图１所示。　１　ＡＮＳＹＳ的二次开发功能一—－ＡＰＤＬ　２．２提取桁架臂结构特征参数　在实际应用中，可以利用多种方法来创建有限元　依据ＧＢ／Ｔ３８１１－２００８起重机设计规范，结合汽车　模型，并进行各种相关的分析计算。在对实体模型进　起重机桁架臂结构特点提取结构特征参数：桁架臂总　行参数化设计时，ＡＮＳＹＳ提供了一种参数化设计语言　长Ｌ，截面高度Ｈ，截面宽度Ｂ，滑轮中心至根部距离　ＡＰＤＬ，它具有宏、循环、分支等程序语言功能，并　ＬＨ，桁架臂端部截面中旬与根部截面中心高度差ＤＨ，　可以提供简单的截面定制功能，实现参数的交互输入，　桁架臂根部接头销孔中心与主弦杆临近起始点距离　运行程序，从而可以实现参数化建模。　ＪＬ，端部接头孔中心与主弦杆临近起始点距离ＪＲ，节　２０ｌ５．０８建设机械技术与管理　９１　ＺＸＧ　ＺＪ＝８０　１主弦杆直径　ＺＸＧ　ＨＤ－－４　１主弦杆厚度　ＦＧ１　ＺＪ＝４０　１腹杆１直径　ＦＧ１　ＨＤ＝４　１腹杆ｌ厚度　ＦＧ２　ＺＪ＝３０　１腹杆２直径　ＦＧ２　ＨＤ＝２　１腹杆２厚度　！！！！！正向腹杆点生成　ｄｉｍ，Ｊ　ＡＸ，　ＮＡ　ｄｉｍ　ＡＳ，，ＮＡ　ｄｉｍ，ＤＡＸ，，ＮＡ　ｄｉｍ，ＤＡＳ　ＮＡ　Ｊ　ＡＸ（１）＝５０　Ｊ　ＡＸｒ２１＝５０　Ｊ　ＡＸ（３）＝８５０　Ｊ　ＡＸｆ４１：２０　Ｊ＿ＡＸ（５）＝８５０　Ｊ　ＡＸ（６）＝２０　ＤＯ，Ｉ，１，ＮＡ，１　ｋ，Ｉ＋１６，ＪＬ　（１一Ｄ—ＡＸ（Ｉ）／ＤＸ）＋（Ｌ—ＪＲ）　Ｄ—ＡＸ（Ｉ）／　ＤＸ，一０．５　Ｂ１　（１－Ｄ—ＡＸ（Ｉ）／ＤＸ）－０．５　Ｂ２　Ｄ—ＡＸ（１）／ＤＸ，一　０．５　Ｈ　１　（１＿Ｄ—Ａｘ（Ｉ）／ＤＸ）＋（’０．５　Ｈ２＋ＤＨ）　Ｄ—ＡＸ（Ｉ）／ＤＸ　ｋ，Ｉ＋ＮＡ＋１６，ＪＬ　（１一Ｄ—ＡＳ（Ｉ）／ＤＳ）＋（Ｌ—ＪＲ）　Ｄ—　ＡＳ（１）／ＤＳ，一０．５　Ｂ１　（１－Ｄ—ＡＳ（Ｉ）／ＤＳ）一０．５　Ｂ２　Ｄ—Ａｓ（ｉ）／　ＤＳ，０．５　Ｈ１　（１＿Ｄ—ＡＳ（Ｉ）／ＤＳ）＋（０．５　Ｈ２＋ＤＨ）　Ｄ—ＡＳ（Ｉ）／ＤＳ　１，Ｉ＋１６．Ｉ＋ＮＡ＋１６　ＥＮＤＤ０　ＬＳＥＬ，，，，６６，８２，１　ＴＹＰＥ，１￥ＭＡＴ，１￥ＲＥＡＬ，１￥ＳＥＣＮＵＭ，４　ＬＥＳＩＺＥ，ＡＬＬ，１　０　ＬＭＥＳＨ，ＡＬＬ　ＬＳＥＬ，ＮＯＮＥ　运行程序，得到桁架臂结构的参数化有限元模　型，见图５。桁架臂的弦杆和腹杆都选用Ｂｅａｍ１８８梁　单元进行建模，ｂｅａｍｌ８８梁单元能够根据定义的杆件　界面尺寸真实地反映杆件结构形式；臂端的箱型结构　由薄板对焊而成，视为板壳模型，箱型结构薄板选用　ＳＨＥＬＬ６３板壳单元离散。有限元模型共有３００６个节　，　２３７８个板壳单元，７３６个梁单元。　４结论　（１）根据汽车起重机的结构特点和力学特性，依　据起重机设计规范，提取了５０　ｔ汽车起重机桁架臂结　构的特征参数。　（２）运用ＡＰＤＬ编写出了桁架臂结构的参数化语言，　建立桁架臂结构的有限元模型，实现了该结构的参数　化建模。　通过开展桁架臂计算模型参数化研究，对大幅度　提高产品分析、计算及优化等方面具有特别重要的意　义。桁架臂计算模型参数化在起重机设计上已经应用，　并取得了预期的效果，下一步将继续完善，设计出桁架　臂结构参数化交互界面，在完全掌握该项技术的基础　上，将此项技术应用到公司系列产品桁架臂计算上，并　逐步将计算参数化应用到其他结构件计算上，从而进　一步提高公司产品的计算分析速度，大大提高我公司产　品的可靠性。　实践证明，参数化建模思想的运用使得建模和求　解过程更加方便，快捷，提高了复杂结构有限元分析　的效率。　参考文献　［１］龚曙光，谢桂兰．ＡＮＳＹＳ操作命令与参数化编程［Ｍ］．北京：　机械工业出版社，２００４．　［２】Ｄａｖｉｄ　Ｈｅｃｋｍａｎ．Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｖｅｓｓｅｌｓ．ＭＢＡＲＩ，１９９８．　【３】起重机设计规范（ＧＢ３８１　１－２００８）．国家标准局，２００８．　『４］尚晓江，邱峰，赵海峰．结构有限元高级分析方法与范例应　用［Ｍ】．２００８．　收稿日期：２０１５—０４—１１　通讯地址：江苏省徐州市铜山路１６５号ｆ２２１００４）　一　０　２０１５．０８建设机械技术与管理　９３