横梁吊具吊耳传统计算方法同有限元计算方法的比较横梁吊具吊耳传统计算方法同有限元计算方法的比较航天发射技术No.2横梁吊具吊耳传统计算方法同有限元计算方法的比较刘民马博（航天科技集团公司一院15所?北京?100076）摘要对横梁吊具吊耳使用ANSYS7.0有限元计算软件计算的结果和使用吊具设计
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计算的应力结果进行了比较分析,发现了传统吊具设计经典力学的经验公式的不足之处,提出了相应的改进措施.关键词横梁吊具,有限元计算,经验公式,分析比较.1前言横梁吊具吊耳用于吊具和吊车吊钩的连接,通常为开Vi的梨形环形状,是一种传统结构形式.以往的复杂形状零部件设计计算受设计手段,计算方法的局限一般采用简化的算法,通过实际试验及使用验证,从而形成了一套传统的经验公式计算方法（见《Y1D21—87吊具设计规范》）.而随着计算机技术的发展及有限元计算软件的广泛应用,吊具设计经典力学的经验公式需要通过有限元计算方法进行修正,保留其方便,快捷的特点,使之增加准确性.在对某型号横梁吊具吊耳进行强度,刚度复核复算时应用了ANSYS7.0有限元计算软件,并将其结果同传统经验公式计算的结果进行了比较,发现差别很大.以下进行分析比较.2横梁吊具吊耳传统计算方法同有限元计算方法的比较传统计算方法已知:=1.3P=339000N
材料
关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料
:30CrMnSiA(6s=835MPa)吊耳尺寸见图1.(一动荷系数)简化:将横梁吊具吊耳简化成一段弯梁,如图2所示,为中间绞支,两端加载,所以危险界面为A—A截面.A—A截面弯矩MA:MA:-fPl:×339000×310:19516714.3N.mln动荷系数收藕日期加03一?一0616航天l:(370+250)/2=310nmal——简化后弯梁的长度R:(240+160)/2=200ramR——简化弯梁的半径C=80/2=40lllffnC——截面高度的一半有限元计算方法应用有限元设计软件ANSYS7.0对吊耳进行有限元分析,横梁吊具吊耳有限元模型图见图3.工况设定:不考虑销轴双螺母横向的约束影响,只考虑吊钩约束和垂向载荷,计算结果最大应力850MPa,应力图见图4,最大变形10mm应;变图见图5.安全系数n=835/850=0.98.考虑销轴双螺母横向的约束影响,同时考虑吊钩约束和垂向载荷,计算结果最大应力671船a,应力图见图6.安全系数n=835/671=1.244.第2期横梁吊具吊耳传统计算方法同查篁鲨塑些墼.:图3横梁吊具吊耳有限元模型图图5横梁吊具吊耳应变图（不考虑销轴双螺母横向的约束）应力结果比较列表图4横梁吊具吊耳应力图（不考虑销轴双螺母横向的约束）图6横梁吊具吊耳应力图（考虑销轴双螺母横向的约束）表1应力结果比较列表不考虑销轴双螺母横考虑销轴双螺母横向项目传统算法向的约束有限元算法的约束有限元算法最大应力（?,a）85O671315安全系数0.981.242.563.原因分析通过以上两种设计方法过程的介绍和结果比较,可得出计算结果之间差别很大.我们18航天发射技术2OO3矩就两种算法进行了细致的讨论研究,发现几个问题:传统的经验公式计算方法的简化模型不足以反映危险截面的真实所在.传统的经验公式计算方法是将横梁吊具吊耳简化成了一根弯梁（长310ram;半径2~Omm）而,将吊耳下部拐弯部分简化掉了,所以只是校核了弯梁的强度.得出弯梁中间截面为应力最大处.而这种简化模型算法边界条件即载荷应等同作用在简化的弯梁两端,吊耳下部（被简化掉部分）相当于只受拉力.而实际载荷位置不在简化的弯梁两端,这样吊耳下部（被简化掉部分）不只受拉力还受弯距,其应力状况没被校核.而实际正是吊耳下部（被简化掉部分）的根部为应力最大处.所以正确的吊耳简化计算可按图7进行简化.简化成五段.其中M=PL1/2.应分别校核这五段简化梁,比较应力大小以确定危险界面.传统的计算方法中不能对载荷工况进行区别.吊耳同横梁连接的销轴传统上有两种结构设计,一种是开口销限位形式,一种是双螺母被紧形式.在受力工况上开口销几乎不增加对吊耳约束力,而双螺母被紧形式明显增加对吊耳横向约束力,同时使销轴受较大拉力.应用有限元计算分析时,分为考虑及不考虑销轴双螺母横向的约束影响两种工况,计算结果表明两种工况应力变化明显,达到30%.而传统的计算方法忽略了这种载荷工况不同的影响.4改进措施及建议随着科技的发展和设计手段的提高,我们的设计方法也应有所改善.图7吊耳简化图传统的设计经验方法要修订并使用新的设计方法进行校核,搞清楚传统的设计经验方法应用条件.不能盲目套用.加强新的设计手段设计方法的应用.利用有限元分析的手段对关键受力件进行优化设计,建立分析模型库.根据条件情况进行试验验证,得出试验数据,进行比较.为安全起见建议对现有结构进行结构改进,比如吊耳的下部弯的角度减小或者下部拐弯处加厚.修正并充实~YTO21—87吊具设计规范》中的不足之处.5结论.通过两种设计计算方法比较,可以开阔我们的设计思路,发现问题,并及时地解决,提出了一种新的设计理念
浙公网安备 33021202002483